P型半導(dǎo)體(P指positive,帶正電的):由單晶硅通過特殊工藝摻入少量的三價(jià)元素組成,會(huì)在半導(dǎo)體內(nèi)部形成帶正電的空穴; N型半導(dǎo)體(N指negative,帶負(fù)電的):由單晶硅通過特殊工藝摻入少量的五價(jià)元素組成,會(huì)在半導(dǎo)體內(nèi)部形成帶負(fù)電的自由電子。
在 P 型半導(dǎo)體中有許多帶正電荷的空穴和帶負(fù)電荷的電離雜質(zhì)。在電場(chǎng)的作用下,空穴是可以移動(dòng)的,而電離雜質(zhì)(離子)是固定不動(dòng)的 。N 型半導(dǎo)體中有許多可動(dòng)的負(fù)電子和固定的正離子。當(dāng)P型和N型半導(dǎo)體接觸時(shí),在界面附近空穴從P型半導(dǎo)體向N型半導(dǎo)體擴(kuò)散,電子從N型半導(dǎo)體向P型半導(dǎo)體擴(kuò)散?昭ê碗娮酉嘤龆鴱(fù)合,載流子消失。因此在界面附近的結(jié)區(qū)中有一段距離缺少載流子,卻有分布在空間的帶電的固定離子,稱為空間電荷區(qū) 。P 型半導(dǎo)體一邊的空間電荷是負(fù)離子 ,N 型半導(dǎo)體一邊的空間電荷是正離子。正負(fù)離子在界面附近產(chǎn)生電場(chǎng),這電場(chǎng)阻止載流子進(jìn)一步擴(kuò)散 ,達(dá)到平衡。
PN結(jié)具有一定的電容效應(yīng),它由兩方面的因素決定。一是勢(shì)壘電容CB ,二是擴(kuò)散電容CD 。
。保畡(shì)壘電容
勢(shì)壘電容是由空間電荷區(qū)的離子薄層形成的。當(dāng)外加電壓使PN結(jié)上壓降發(fā)生變化時(shí),離子薄層的厚度也相應(yīng)地隨之改變,這相當(dāng)PN結(jié)中存儲(chǔ)的電荷量也隨之變化,猶如電容的充放電。
。玻?dāng)U散電容
擴(kuò)散電容是由多子擴(kuò)散后,在PN結(jié)的另一側(cè)面積累而形成的。因PN結(jié)正偏時(shí),由N區(qū)擴(kuò)散到P區(qū)的電子,與外電源提供的空穴相復(fù)合,形成正向電流。剛擴(kuò)散過來(lái)的電子就堆積在 P 區(qū)內(nèi)緊靠PN結(jié)的附近,形成一定的多子濃度梯度分布曲線。反之,由P區(qū)擴(kuò)散到N區(qū)的空穴,在N區(qū)內(nèi)也形成類似的濃度梯度分布曲線。當(dāng)外加正向電壓不同時(shí),擴(kuò)散電流即外電路電流的大小也就不同。所以PN結(jié)兩側(cè)堆積的多子的濃度梯度分布也不同,這就相當(dāng)電容的充放電過程。勢(shì)壘電容和擴(kuò)散電容均是非線性電容。
PN結(jié)具有單向?qū)щ娦裕敉饧与妷菏闺娏鲝腜區(qū)流到N區(qū),PN結(jié)呈低阻性,所以電流大;反之是高阻性,電流小。
如果外加電壓使:PN結(jié)P區(qū)的電位高于N區(qū)的電位稱為加正向電壓,簡(jiǎn)稱正偏;
PN結(jié)P區(qū)的電位低于N區(qū)的電位稱為加反向電壓,簡(jiǎn)稱反偏。
(1) PN結(jié)加正向電壓時(shí)的導(dǎo)電情況
PN結(jié)加正向電壓時(shí)的導(dǎo)電情況。外加的正向電壓有一部分降落在PN結(jié)區(qū),方向與PN結(jié)內(nèi)電場(chǎng)方向相反,削弱了內(nèi)電場(chǎng)。于是,內(nèi)電場(chǎng)對(duì)多子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的阻礙減弱,擴(kuò)散電流加大。擴(kuò)散電流遠(yuǎn)大于漂移電流,可忽略漂移電流的影響,PN結(jié)呈現(xiàn)低阻性。 PN結(jié)加正向電壓時(shí)的導(dǎo)電情況,如打不開點(diǎn)這兒(壓縮后的)