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先跟你解释一下PN结形成的过程吧,PN结的形成分为三步:
1、多子的扩散运动,形成空间电荷区。由于N型半导体中的自由电子与P型半导体中的自由电子浓度不同,自由电子会在浓度梯度的作用下由N区向P区扩散;同理空穴也在浓度梯度的作用下由P区向N区扩散。这两种载流子在N区和P区的交界处复合以后,就在交界处的P区留下不能移动的负空间电荷、在N区留下不能移动的正空间电荷。这个区域只有空间电荷,所以称为空间电荷区,又因为两种载流子在这里复合耗尽了,所以又叫耗尽区。
2、少子的漂移运动。空间电荷区的N区是正的空间电荷,P区是负的空间电荷,由于空间电荷不能移动,因此空间电荷在这里产生了从N区指向P区的内建电场,这个电场会将N区的少子,即空穴,拉到P区,同时将P区的少子,即自由电子,拉到N区。这种在内电场的作用下少数载流子产生的运动称为漂移运动。
3、扩散运动和漂移运动达到动态平衡——形成PN结。漂移运动最初的时候是没有的,但随着扩散运动的进行,空间电荷区从无到有,逐渐加宽,内电场随之增大,内电场一方面使少子的漂移运动从无到有逐渐增强,另一方面削弱了多子的扩散运动。经过一段时间,这两种运动达到动态平衡,这时候空间电荷区也不再增加,于是形成了一个具有一定宽度的空间电荷区,这个空间电荷区就叫PN结。
正向电压(正向偏置):PN结的P区接电源的极,N区接电源的负极;
反向电压(反向偏置):PN结的P区接电源的负极,N区接电源的正极;
PN结加正向电压时,在PN结上会形成方向从P指向N的外电场,这个外电场的方向与PN结内电场方向相反,削弱了内电场的作用,使漂移运动和扩散运动的平衡被打破,扩散运动加强。由于这时扩散了的多子可以由外电场得到源源不断的补充,形成了流入P区的电流,称为正向导通电流。又因为这个电流是由多子形成的,其值比较大,此时PN结的内阻较小,类似于开关闭合。
PN结加反向电压时,PN结上形成了方向从N指向P的外电场,而且电场方向与PN结内电场方向相同,增强了内电场的作用,漂移运动和扩散运动的平衡被打破,漂移运动加强。这时形成了一个流出P区的电流,称为反向饱和电流。但由于这个电流是少子形成的,其值比较小,而且大小与环境温度有关,此时PN结的等效内阻很大,类似于开关断开。
总结一下就是:当PN结正向偏置时,其等效内阻小,导通电流大,PN结导通:当PN结反向偏置时,其等效内阻大,导通电流小,PN结截止。这个特性称为PN结的单向导电性。
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