PN结的形成及特性_精品文档优质PPT.ppt

PN结的形成及特性_精品文档优质PPT.ppt

《PN结的形成及特性_精品文档优质PPT.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《PN结的形成及特性_精品文档优质PPT.ppt（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

移动。

3.2.2PN结的形成结的形成在一块本征半导体两侧通过特殊工艺，分别形成在一块本征半导体两侧通过特殊工艺，分别形成N型半导型半导体和体和P型半导体。

则在它们的交界处将形成一个具有特殊物理型半导体。

则在它们的交界处将形成一个具有特殊物理性质的薄层，即性质的薄层，即PN结。

结。

多子扩散多子扩散空间电荷空间电荷区和内电区和内电场形成场形成内电场作用内电场作用于载流子于载流子促使少子漂移促使少子漂移阻止多子扩散阻止多子扩散PN结的形成可分为以下几个步骤：

结的形成可分为以下几个步骤：

PNPN结形成结形成（浓度差）（浓度差）扩散到对方的载流子在扩散到对方的载流子在P区和区和N区的交界处附近被相互中区的交界处附近被相互中和掉，使和掉，使P区一侧因失去空穴而留下不能移动的负离子，区一侧因失去空穴而留下不能移动的负离子，N区一侧因失去电子而留下不能移动的正离子。

这样在两区一侧因失去电子而留下不能移动的正离子。

这样在两种半导体交界处逐渐形成由正、负离子组成的种半导体交界处逐渐形成由正、负离子组成的空间电荷空间电荷区（耗尽层）区（耗尽层）。

由于。

由于P区一侧带负电，区一侧带负电，N区一侧带正电，区一侧带正电，所以出现了方向由所以出现了方向由N区指向区指向P区的区的内电场内电场E内内当扩散和漂移运动达到平衡后，空间电荷区的当扩散和漂移运动达到平衡后，空间电荷区的宽度和内电场电位就相对稳定下来，即形成宽度和内电场电位就相对稳定下来，即形成PN结。

此结。

此时，有多少个多子扩散到对方，就有多少个少子从对时，有多少个多子扩散到对方，就有多少个少子从对方飘移过来，二者产生的电流大小相等，方向相反。

方飘移过来，二者产生的电流大小相等，方向相反。

因此，在动态平衡时，流过因此，在动态平衡时，流过PN结的电流为结的电流为0。

内电场内电场空间电荷区空间电荷区耗尽层耗尽层电子电子空穴空穴P区区N区区PN结的形成过程结的形成过程中的两种运动：

中的两种运动：

多数载流子扩散多数载流子扩散少数载流子飘移少数载流子飘移3.2.3PN结的单向导电性结的单向导电性实际工作中的实际工作中的PNPN结总是加有一定的外加电压。

当外加电结总是加有一定的外加电压。

当外加电压极性不同时，其导电性能迥然不同。

压极性不同时，其导电性能迥然不同。

（1）PN

（1）PN结加正向电压时：

结加正向电压时：

当外加电压使当外加电压使PN结中结中P区的电位高于区的电位高于N区的电位，称为加区的电位，称为加正向电压正向电压，简称，简称正偏正偏；

E内内E外外外电场与内电场方向外电场与内电场方向相反，使多数载流子向相反，使多数载流子向PN结移动，空间电荷结移动，空间电荷区变窄，其电阻值减小。

区变窄，其电阻值减小。

外电场有利于扩散，使扩散运动增强，远胜过漂移运动。

载流子的不断扩散在外电路形成较大的扩散电流，称为正向载流子的不断扩散在外电路形成较大的扩散电流，称为正向电流电流IF低电阻低电阻大的正向扩散电流大的正向扩散电流3.2.3PN结的单向导电性结的单向导电性

（2）PN

（2）PN结加反向电压：

结加反向电压：

PP区接电源负极，区接电源负极，NN区接电源正极，称区接电源正极，称为反向偏置（反偏）为反向偏置（反偏）高电阻高电阻很小的反向漂移电流很小的反向漂移电流E内内E外外外电场与内电场反向外电场与内电场反向一致，将使一致，将使P区的空穴和区的空穴和N区的电子进一步离开区的电子进一步离开PN结，空间电荷区变宽，阻结，空间电荷区变宽，阻值增大。

值增大。

由于外电场的作用，由于外电场的作用，扩散运动被进一步阻碍，扩散运动被进一步阻碍，动态平衡打破，此时流动态平衡打破，此时流过过PN结的电流主要是少结的电流主要是少数载流子的漂移电流。

数载流子的漂移电流。

在一定的温度条件下，由本征在一定的温度条件下，由本征激发决定的少子浓度是一定的，故激发决定的少子浓度是一定的，故少子形成的漂移电流是恒定的，基少子形成的漂移电流是恒定的，基本上与所加反向电压的大小无关，本上与所加反向电压的大小无关，这个电流也称为这个电流也称为反向饱和电流反向饱和电流。

PNPN结加正向电压时，呈现低电阻，具有结加正向电压时，呈现低电阻，具有较大的正向扩散电流；

（较大的正向扩散电流；

（导通导通）PNPN结加反向电压时，呈现高电阻，具有结加反向电压时，呈现高电阻，具有很小的反向漂移电流。

（很小的反向漂移电流。

（截止截止）由此可以得出结论：

由此可以得出结论：

PNPN结具有单向导电结具有单向导电性。

性。

PN结的单向导电性关键在于它的耗尽层的存在，结的单向导电性关键在于它的耗尽层的存在，且宽度随外加电压而变化。

且宽度随外加电压而变化。

3.2.3PN结的单向导电性结的单向导电性（3）PN（3）PN结结VV-II特性表达式特性表达式其中其中PNPN结的伏安特性结的伏安特性IISS反向饱和电流反向饱和电流VVTT温度的电压当量温度的电压当量且在常温下（且在常温下（TT=300K=300K）3.2.4PN结的反向击穿结的反向击穿当当PNPN结的反向电压结的反向电压增加到一定数值时，反增加到一定数值时，反向电流突然快速增加，向电流突然快速增加，此现象称为此现象称为PNPN结的结的反向反向击穿。

击穿。

热击穿热击穿不可逆不可逆电击穿电击穿可逆可逆3.2.5PN结的电容效应结的电容效应

（1）

（1）扩散电容扩散电容CD扩散电容示意图扩散电容示意图PN结正偏时，扩散运动使多结正偏时，扩散运动使多数载流子穿过数载流子穿过PN结，在对方区域结，在对方区域PN结附近有高于正常情况时的电结附近有高于正常情况时的电荷累积。

（荷累积。

（N区附近积累较多的区附近积累较多的空穴，空穴，P区附近积累了较多的电区附近积累了较多的电子）。

存储电荷量的大小，取决子）。

存储电荷量的大小，取决于于PN结上所加正向电压值的大小。

结上所加正向电压值的大小。

离结越远，由于空穴与电子的复离结越远，由于空穴与电子的复合，浓度将随之减小。

合，浓度将随之减小。

效应就是一种物理或化学现象。

电容效应是指效应就是一种物理或化学现象。

电容效应是指PN结具结具有储存电荷这一类似电容性质的现象。

有储存电荷这一类似电容性质的现象。

3.2.5PN结的电容效应结的电容效应

（2）

（2）势垒电容势垒电容CCBBend反向偏置时，能扩散到对方区域的载流子数目很少，因反向偏置时，能扩散到对方区域的载流子数目很少，因此扩散电容数值很小，扩散电容效应可忽略。

此扩散电容数值很小，扩散电容效应可忽略。

PN结电压变化，空间电荷区宽度改变，从而引起空间电结电压变化，空间电荷区宽度改变，从而引起空间电荷区内电荷的变化，这种效应称为势垒电容。

荷区内电荷的变化，这种效应称为势垒电容。

势垒电容远小于扩散电容。

PN结正偏时结电容较大，以结正偏时结电容较大，以扩散电容为主；

扩散电容为主；

PN结反偏时结电容较小，这时主要是势垒电结反偏时结电容较小，这时主要是势垒电容。

容。

应用：

变容二极管。

二极管反偏时，其结电容随电压增大而增大。

主要应用于二极管反偏时，其结电容随电压增大而增大。

主要应用于高频技术中选频。

高频技术中选频。