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
漂 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 是相同的。
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 和 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 和 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.