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2.P/N

chanra1n5年前 (2019-10-11)模拟电子技术3083
  • P型半导体,由于掺杂了3价元素,导致原子之间形成共价键的时候最外层多余一个空穴,故而空穴的浓度远远大于自由电子的浓度。

  • N型半导体,由于掺杂了5价元素,导致原子之间形成共价键的时候最外层多余一个自由电子,故而自由电子的浓度远远大于空穴的浓度。

    简单讲了一下半导体,下面必须得说道说道两种半导体结合到一起会发生什么?

    PN结-两种半导体的交界面附近的区域为PN结

    采用不同的掺杂工艺,通过扩散作用,将P型半导体与N型半导体制作在同一块半导体(通常是硅或锗)基片上,在它们的交界面就形成空间电荷区称为PN结(英语:PN junction)。PN结具有单向导电性,是电子技术中许多器件所利用的特性,例如半导体二极管、双极性晶体管的物质基础。

    image.png(图片来自百度)

  • 一旦PN型半导体相遇,则形成PN结。刚刚说过,N型半导体(N区)中存在大量的自由电子,故而遇到了P型半导体(P区)中存在的大佬空穴之后,就会像大龄单身汉碰到妙龄女子一样扑上去。

    • 重点

  • 由于在耗尽区中自由电子和空穴结合产生稳定的内电场,结合的空穴和电子数量越多,耗尽区越宽,两边结合愈发困难。

  • 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。

百度百科:

    从PN结的形成原理可以看出,要想让PN结导通形成电流,必须消除其空间电荷区的内部电场的阻力。很显然,给它加一个反方向的更大的电场,即P区接外加电源的正极,N区接负极,就可以抵消其内部自建电场,使载流子可以继续运动,从而形成线性的正向电流。而外加反向电压则相当于内建电场的阻力更大,PN结不能导通,仅有极微弱的反向电流(由少数载流子的漂移运动形成,因少子数量有限,电流饱和)。当反向电压增大至某一数值时,因少子的数量和能量都增大,会碰撞破坏内部的共价键,使原来被束缚的电子和空穴被释放出来,不断增大电流,最终PN结将被击穿(变为导体)损坏,反向电流急剧增大。这就是PN结的特性(单向导通、反向饱和漏电或击穿导体),也是晶体管和集成电路最基础、最重要的物理原理,所有以晶体管为基础的复杂电路的分析都离不开它。比如二极管就是基于PN结的单向导通原理工作的;而一个PNP结构则可以形成一个三极管,里面包含了两个PN结。二极管和三极管都是电子电路里面最基本的元件。

记住一句话:

    P区接电源正极,N区接负极电路就可以正常导通。


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