模拟电子技术基础学习笔记三 PN结

采用不周的掺杂工艺,将P型半导体与N型半导体制作在同一块硅片上,在它们的交界面就形成PN结。

扩散运动

物质总是从浓度高的地方向浓度低的地方运动,这种由于浓度差 而产生的运动称为扩散运动

空间电荷区 - 耗尽层

移运动

在电场力的作用下,载流子的运动称为漂移运动。

对称结、不对称结

当P区与N区杂质浓度 相等 时,负离子区与正离子区的宽度也相等,称为对称结

当P区与N区杂质浓度 不同 时,浓度高一侧的离子区宽度低于浓度低的侧,称为不对称结

两种的的外部特性相同的。

绝大部分的空间电荷区内的 自由电子 和 空穴 都非常少。

PN结具有单向导电性

外加电压极性不同时,PN结表现出截然不同的导电性能,即呈现出单向导电性。

正向接法 -- 正向偏转

电源正极接PN结的P端,电源负极接PN结的N端时,称PN结外加正向电压,也称正向接法或正向偏置。

反向接法 -- 反向偏置

P N结的电流方程

常温下,即T=300k时,UT ≈ 26mV UT为温度的电压当量。

PN结的伏安特性

u>0的部分称为正向特性 ;u<0的部分称为反向特性

当反向电压超过一定数值U(BR)后,反向电流急剧增加,称为反射击穿

击穿按机理分为齐纳击穿雪崩击穿

齐纳击穿

在高掺杂的情况下,因耗尽层宽度很窄,不大的反向电压就可在耗尽层形成很强的电场,而直接破坏共价键,使价电子脱离共价键束缚,产生电子-空穴对,致使电流急剧增大,这种击穿称为齐纳击穿。

齐纳击穿电压较低。

雪崩击穿

如果掺杂浓度较低,耗尽层宽度较宽,当反向电压增加到较大数值时,耗尽层电场使少子加快漂移速度,从而与共价键中的价电子相碰撞,把价电子撞出共价键,产生电子-空穴对。新产生的电子与空穴被电场加速后又拉出其它价电子,载流子雪崩式地倍增,这种击穿称为雪崩击穿。

无论哪种击穿,若对其电流不加限制,都可能造成PN结的永久性损坏。

P N 结的电容效应

根据产生原因不同分为势垒电容扩散电容

势垒电容

耗尽层宽窄变化所等效的电容称为势垒电容 。

扩散电容

PN结处于平衡状态时的少子称为平衡少子

PN结处于正向偏置时,从P区扩散到N区的空穴 和 从N区扩散到P区的自由电子 均称为非平衡少子

扩散区内,电荷的积累和释放过程与电容器充放电过程相同,这种电容效应称为扩散电容.

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