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PN结工作原理

电力电子 | 发布时间:2017-11-10 | 人气: | #评论# |本文关键字:工作原理,PN结
摘要:PN结的形成 如果把一块本征半导体的两边掺入不同的元素,使一边为P型,另一边为N型,则在两部分的接触面就会形成一个特殊的薄层,称为PN结。PN结是构成二极管、三极管及可控硅等

PN结的形成

如果把一块本征半导体的两边掺入不同的元素,使一边为P型,另一边为N型,则在两部分的接触面就会形成一个特殊的薄层,称为PN结。PN结是构成二极管、三极管及可控硅等许多半导体器件的基础。PN结载流子的扩散运动

如右图所示是一块两边掺入不同元素的半导体。由于P型区和N型区两边的载流子性质及浓度均不相同,P型区的空穴浓度大,而N型区的电子浓度大,于是在交界面处产生了扩散运动。P型区的空穴向N型区扩散,因失去空穴而带负电;而N型区的电子向P型区扩散,因失去电子而带正电,这样在P区和N区的交界处形成了一个电场(称为内电场)。

PN结内电场的建立PN结内电场的方向由N区指向P区,如右图所示。

在内电场的作用下,电子将从P区向N区作漂移运动,空穴则从N区向P区作漂移运动。经过一段时间后,扩散运动与漂移运动达到一种相对平衡状态,在交界处形成了一定厚度的空间电荷区叫做PN结,也叫阻挡层,势垒。

1.PN结原理–简介

PN结(PN junction),其实就是由一侧掺杂成P型半导体,另一侧掺杂成N型半导体构成的一块半导体晶体,中间二者相连的接触面称为PN结。PN结是电子技术中许多元件,例如半导体二极管、双极性晶体管的物质基础。P是positive的缩写,N是negative的缩写,表明正荷子与负荷子起作用的特点。

2.PN结原理–特性

PN结的单向导电性:若外加电压使电流从P区流到N区,PN结呈低阻性,所以电流大;反之是高阻性,电流小。

击穿性:二极管的PN结PN结加反向电压时,空间电荷区变宽,区中电场增强,反向电压增大到一定程度时,反向电流将突然增大。

雪崩击穿:当阻挡层中的载流子漂移速度增大到一定程度时,会将共价键中的价电子碰撞出来。雪崩击穿发生在掺杂浓度较低的PN结中,阻挡层宽,碰撞电离的机会较多,所以雪崩击穿的击穿电压高。

3.PN结原理

PN结的形成其实就是在一块完整的硅片上,用不同的掺杂工艺使其一边形成N型半导体,另一边形成P型半导体,那么在两种半导体的交界面附近就形成了PN结。

在形成PN结之后,由于N型半导体区内的电子数量多于空穴数量,而P型半导体区内的空穴数量多于电子数量,所以在它们的交界处就出现了电子和空穴的浓度差。这样,电子和空穴都要从浓度高的地方向浓度低的地方扩散。此时将在N型半导体和P型半导体的结合面上形成如下物理过程如下:

最后,多子的扩散和少子的漂移达到动态平衡。在P型半导体和N型半导体的结合面两侧,留下离子薄层,这个离子薄层形成的空间电荷区称为PN结。PN结的内电场方向由N区指向P区。在空间电荷区,由于缺少多子,所以也称耗尽层。


责任编辑:电气自动化网

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