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pn结具有什么特性,pn结的基本特性是什么

时间:2023-05-06 15:20:56 阅读:15910 作者:3280

PN结的形成1 .电子技术发展史2 .模式电学习总思路3 .第一章:常用半导体器件a (基础知识.本征半导体.杂质半导体(可掺杂性).pn结

1 .电子技术发展史

现有的电子技术的发展来源于集成电路的发展,集成电路的发展基础来源于半导体技术的发展。 半导体现象出现得很早,19世纪末期出现了半导体材料,1948年底,贝尔研究所制作了第一个基于半导体的材料晶体管(点接触型)。 1950年制作了类似三明治形状的晶体管。 此时,可以集成了。 1958年左右,发明了第一个集成电路。

2 .模拟电学习总体思路a )最主要器件)二极管、双极晶体管、场效应晶体管;

b )熟悉器件)基本特性、基本工作方式;

c )应用电路)放大电路、开关电路(由管构成的放大电路为分立元件。 在需要大功率、大电流的情况下,分立元件变大则是电力电子的分支,消耗变小则体积变小,用于信号处理的部分是微电子的分支

d )集成模拟器件:集成运算放大器(使用规则)、放大电路频率响应;

e )特别注意(:从设计角度学习本课程。 也就是说,从部件的特性考虑。 比如,给点什么,他能做什么?

3 .第一章:常用半导体器件a )基础知识I .本征半导体1. 半导体

a )概念:是导电能力介于导体和绝缘体之间的一种东西。

b )本征半导体)是完全纯的、结构完整的半导体晶体。

2. 半导体中的载流子

a) 本征激发:半导体共价键中的价电子并不像绝缘体中那样受到强烈束缚。 室温(300K )以下时,束缚的价电子获得足够随机的热振动能,成为脱离共价键的笨火,成为自由电子,自由电子在晶体中运动。 这就是本征激发

b) 自由电子和空穴:两者都是半导体中载流子,空穴通过受电场力依次填补,可以形成相对运动,因此空穴也和自由电子一样是载流子。 固有激励越多,导电能力越好。

c) 复合自由电子运动时,正好遇到空穴,形成新的共价键价电子,自由电子和空穴结合的这个过程是复合的。 那么,本征激发的速度、温度决定载流子的浓度。

3. 载流子的浓度

a) 动态平衡:随着温度升高,热运动越激烈,载流子浓度越高,复合机会越多,最终两者达到动态平衡的结果。

ii .杂质半导体(掺杂性)1. 概念)向本征半导体中,导入少量杂质元素。

2. N(negative)型半导体

a) 掺入少量磷(5价):本征半导体为4价,少量引入5价后,部分原4价位置被5价元素取代,一个自由电子游离,引入几个5价元素则存在几个游离的自由电子,引入越多导电

33558www.Sina.com/:5:因为引入五价元素后,游离的自由电子多为载流子。

b) 多子(负)如果自由电子是多子的,则原来的空穴是少子。

c) 少子(正):由于多子女,是少子的数百万倍。 也就是说,自由电子带负电,因此是n型半导体。

d) N(negative)

对多子来说,现在多子的浓度是少子的数百万倍。 与因温度上升而加剧热运动产生的自由电子相比,是其数倍。 温度变化产生的自由电子可以忽略,但如果少子本来就少,热运动产生的少子就会比原来多。e) 温度对于多子和少子的影响

总的说:在N型半导体中温度对多子的影响小(可以忽略),对少子的影响大。:多子是多子多子,而f) 注意是p贡献一个自由电子后,由p原子变成带正电的p离子,固定在晶格结构中,不运动,因此电


    3. P(positive)型半导体

      a) P型半导体中的多子是空穴(带正电),少子是自由电子(带负电),和N型半导体反过来了
            

  iii. PN结

    1. PN结的形成

      a) 扩散运动:当把N型半导体和P型半导体放在一起的时候,会发生如图的变化,N型半导体中的自由电子会勇猛的朝着P区运动,P型半导体中的空穴也会勇猛的朝着N区运动,但是N区和P区中的离子是不运动的,所以最终自由电子和空穴会在中间产生猛烈的交战,最终形成一个如图2所示的空间电荷区,这个空间电荷区会阻止N区的自由电子过来P区,也会组织P区的空穴过来N区,起到了一个阻挡层的作用。
            
            
      b) 空间电荷区:耗尽层、阻挡层、PN结。
      c) 漂移运动:虽然多子(N区的自由电子和P区的空穴)扩散运动会被空间电荷区阻挡,但是由于热运动产生的少量的少子(N区的空穴和P区的自由电子)依然还是存在,并且他们在空间电荷区电场的作用下会进行很强烈的漂移。
      d) 对称结与不对称结:在进行扩散运动之前,N区和P区的浓度相同得到时候,最终形成的空间电荷区两边的宽度是一样的,就是对称结,当N区和P区两边的浓度不一样的时候,浓度高得那边PN结窄,浓度低得那边PN结宽。

    2. PN结单向导电性

      a) 外加正向电压:当加入了正向电压的时候,正极接在P区,负极接在N区,那么可以形成一个从左到右的外电场,原先空间电荷区是一个从右到左的内电场,那么这个外电场会削弱内电场的作用,那么扩散运动会加剧,电流指数性质的迅速增大,可以正向导电了,那么需要外加一个电阻R进行限流,最大电流是U/R,防止PN结被烧坏。
            
      b) 外加反向电压:当加入的是反向电压时,结合正向电压的理解,会发现空间电荷区的电场作用更强了,扩散运动更难进行,所以电流很小,已经不导电了,但是空间电荷区的电场的增大,会使得漂移运动加剧,产生微小电流,但最终还是忽略不计。
            
    3. PN结的电流方程
            
            
                        PN结的伏安特性曲线

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