半导体pn结新.ppt

* P 区 N 区 内电场 外电场 外电场使多子向 PN 结移动, 中和部分离子使空间电荷区变窄。 IF 限流电阻 扩散运动加强形成正向电流 IF 。 IF = I多子 ? I少子 ? I多子 （1） 外加正向电压(正向偏置) — forward bias PN结外加的正向电压有一部分降落在PN结区，方向与PN结内电场方向相反，削弱了内电场。于是,内电场对多子扩散运动的阻碍减弱，扩散电流加大。扩散电流远大于漂移电流，可忽略漂移电流的影响，PN结呈现低阻性。 * (2) 外加反向电压(反向偏置) — reverse bias P 区 N 区 内电场 外电场 外电场使少子背离 PN 结移动， 空间电荷区变宽。 IR PN 结的单向导电性：正偏导通，呈小电阻，电流较大; 反偏截止，电阻很大，电流近似为零。 漂移运动加强形成反向电流 IR IR = I少子 ? 0 PN结外加的反向电压有一部分降落在PN结区，方向与PN结内电场方向相同，加强了内电场。内电场对多子扩散运动的阻碍增强，扩散电流大大减小。此时PN结区的少子在内电场的作用下形成的漂移电流大于扩散电流，可忽略扩散电流，PN结呈现高阻性。 * 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，这个电流也称为反向饱和电流。 PN结变窄 P N + - R 外加正向电压示意(导电） PN结变宽 P N - + R 外加反向电压示意（截止） 正向电流If 反向电流Is * (3) PN 结的单向导电性 正偏导通，呈小电阻，电流较大; 反偏截止，电阻很大，具有很小的反向漂移电流，电流近似为零。 由此可以得出结论： PN结具有单向导电性。 * ID __流过PN结的电流； IS __反向饱和电流； u －为结电压 UT－温度的电压当量， k －为波耳次曼常数（1.381?10-3J/k） T －为绝对工作温度 q －为电子电荷量1.6?10-19C 1.2.3 PN结的伏安(V-A)特性 1）、表达式： 当 T = 300(27?C)： UT = 26 mV * I（mA) 正向电流ID U（V） 正向 反向 0.6 反向击穿电压 UBR 正向导通电压 UD 0 反向电流IR PN结V-A特性 曲线 2）、V-A特性曲线 加正向电压时 加反向电压时 i≈–IS * 当反向电压超过反向击穿电压UB时，反向电流 将急剧增大，而PN结的反向电压值却变化不大，此 现象称为PN结的反向击穿。 1.2.4 PN结的击穿特性 U U（BR） 反向电流急剧增大 (反向击穿) 1）反向击穿类型： 电击穿 热击穿 — PN结未损坏，断电即恢复。 — PN结烧毁。 I（mA) 正向电流ID U（V） 正向 反向 0.6 反向击穿电压 UBR 正向导通电压 UD 0 反向电流IR PN结V-A特性 曲线 * 2）反向击穿原因： 雪崩击穿: 反向电场使电子加速，动能增大，撞击 使自由电子数突增。 (击穿电压 6V) 雪崩击穿：当反向电压足够 高时（U6V）PN结中内电场较强，使参加漂移的载流子加速，与中性原子相碰，使之价电子受激发产生新的电子空穴对，又被加速，而形成连锁反应，使载流子剧增，反向电流骤增。 P 区 N 区 内电场 外电场 IR * 齐纳击穿： （Zener) 反向电场太强，将电子强行拉出共价键。 (击穿电压 6V) 齐纳击穿： 对掺杂浓度高的半导体，PN结的耗尽层很薄，只要加入不大的反向电压（U6V），耗尽层可获得很大的场强，足以将价电子从共价键中拉出来，而获得更多的电子空穴对，使反向电流骤增。 P 区 N 区 内电场 外电场 IR * 1.2.5 PN结的电容效应 按电容的定义: 即电压变化将引起电荷变化, 从而反映出电容效应。 而ＰＮ结两端加上电压, ＰＮ结内就有电荷的变化, 说明ＰＮ结具有电容效应。 PN结具有的电容效应，由两方面的因素决定。 一是势垒电容CB 二是扩散电容CD * 1) 势垒电容CT 势垒电容是由阻挡层内空间电荷引起的。 空间电荷区是由不能移动的正负杂质离子所形成的,均具有一定的电荷量, 所以在ＰＮ