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二極管PN結的形成

作者:佚名    文章來源:本站原創    點擊數:    更新時間:2020-07-18

  純淨半導體(ti) 中摻入微量的雜質元素,形成的半導體(ti) 稱為(wei) 雜質半導體(ti) 。半導體(ti) 根據摻入的雜質元素的不同,可以分為(wei) P型半導體(ti) 和N型半導體(ti) 。二極管有PN結,采用不同的摻雜工藝,通過擴散作用,將P型半導體(ti) 和N型半導體(ti) 製作在同一塊半導體(ti) 基片上,在它們(men) 的交界處形成空間電荷區稱之為(wei) PN結,PN結具有單向導電性。
  當把P型半導體(ti) 和N型半導體(ti) 製作在一起時,在它們(men) 的交界麵處,由於(yu) 兩(liang) 種半導體(ti) 多數載流子的濃度差很大,因此P區的空穴會(hui) 向N區擴散,同時,N區的自由電子也會(hui) 向P區擴散,如圖1所示。圖中 虛線箭頭表示P區中空穴的移動方向,實線箭頭表示N區中自由電子的移動方向。

半導體(ti) 
  圖1 P區與(yu) N區中多數載流子的擴散運動

 

  擴散到P區的自由電子遇到空穴會(hui) 複合,擴散到N區的空穴與(yu) 自由電子也會(hui) 複合,所以在交界麵處多子的濃度會(hui) 下降,P區出現負離子區,N區出現正離子區,稱為(wei) 空間電荷區。出現空間電荷區以後, 由於(yu) 正負電荷之間的相互作用,在空間電荷區會(hui) 形成一個(ge) 電場,電場方向由帶正電的N區指向帶負電的P區。由於(yu) 這個(ge) 電場是由載流子擴散運動(即內(nei) 部運動)形成的,而不是外加電壓形成的,故稱為(wei) 內(nei) 電場。隨著擴散運動的進行,空間電荷區會(hui) 加寬,內(nei) 電場增強,其方向正好阻止了P區中的多子空穴和N區中的多子自由電子的擴散。
  在內(nei) 電場電場力的作用下,P區的少子自由電子會(hui) 向N區漂移,N區的少子空穴也會(hui) 向P區漂移。漂移運動的方向正好與(yu) 擴散運動的方向相反。從(cong) N區漂移到P區的空穴補充了原來交界麵上P區失去的空穴, 而從(cong) P區漂移到N區的自由電子補充了原來交界麵上N區所失去的自由電子,這就使得空間電荷變少。由此可見,漂移運動的作用是使空間 電荷區變窄,與(yu) 擴散運動的作用正好相反。在無外加電場和其他激發作用下,參與(yu) 擴散運動的多子數目與(yu) 參與(yu) 漂移運動的少子數目相等時,達到動態平衡,這是交界麵兩(liang) 側(ce) 形成的一定厚度的空間電荷區,稱為(wei) PN結。這個(ge) 空間電荷區阻礙多子的擴散,因此也稱阻擋層;又由於(yu) 其中幾乎沒有載流子,因此又稱耗盡層。PN結如圖2所示。

平衡狀態下的PN結 
  圖2 平衡狀態下的PN結

Tags:PN結,二極管  
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