【模电学习】半导体——N与P(2)

PN结:

        载流子在PN节中的运动

       1、多子:扩散运动——在浓度梯度的作用下运动,形成势垒(耗尽层/阻挡层),此空间电荷区即为PN节,最终阻止扩散运动的进一步进行

       2、少子:漂移运动——势垒之于少子的效果恰好相反,故少子会产生漂移运动,但及其微弱,漂移运动是确保扩散运动持续进行(即便有势垒,扩散运动依旧微弱地进行)的情况下不至于将所有载流子耗尽,二者产生一个动态平衡(至于为什么二者实质上都是在消耗,却能达到所谓动态平衡,个人的解释是少子的形成实质 上是成双成对的,是“无穷尽的”,少子一旦减少就可以再生成,这点需要验证)

                                                                             

  电压作用于PN结:

        1、正向电压/反向电压:电源正极接P极,负极接N极为正向电压,反之则为反向电压

        2、外电压作用:

        正向电压对扩散运动:外加电场削弱势垒,削弱到一定程度时通过载流子数出现激增,扩散运动得以恢复,电流迅速增大(这就是为什么二极管需要加限流电阻,将这一电流限定在U/I

        正向电压对漂移运动:对此运动起到抑制作用

        反向电压对扩散运动:加强壁垒,进一步抑制扩散运动;

        反向电压对漂移运动:加强漂移运动,但由于其由少子产生,电流为微安级,及其微弱,对于温度敏感

                                                                 

PN结的伏安特性:

        正向特性:

                                                                     

         其中UT室温下为26mV,U为PN结上所加电压,对于Ge导通电压0.2-0.3V,对于Si导通电压0.6-0.7V

        反向特性:

        雪崩击穿(掺杂浓度低):反向电压进一步加大,对于壁垒的增强进一步加大,这意味着PN结中少子的漂移行程加长,漂移运动增强,漂移运动在一定强度下撞击其他非自由电子,如此产生类似链式反应的情况,最终结果为电流达到一个极高的数值,从而致使温度升高,产生雪崩击穿,击穿电压呈正温度系数,高温高压,强度取决于电场强度(加速行程)

        齐纳击穿(掺杂浓度高):在P,N中掺杂相对大量的杂质(heavy doping),使得PN结的区域变得极窄,在电压作用下PN结内电场再增强,直接将电子由晶格中脱离出来,产生齐纳击穿,击穿电压成负温度系数,高温低压

        热击穿:不可逆的击穿效应

        通过控制掺杂浓度控制反向击穿特性

        击穿的应用:小电压变化下大电流变化(稳压特性)

 PN结的电容效应:

        势垒电容:通过改变耗尽层的可变电容

PN结为其集成化创造了可能

2021/1/7  17:49

SZ

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