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PN結加正向電壓及PN結電導調制作用

2019年09月04日 09:41 lq 作者: 用戶評論(0

PN結一邊是P區,一邊是N區,只有P區電位高于N區電位,它才會通,而且有P到N導通,反過來,N電位高于P區,不會導通,稱為反向截止。

將P型半導體與N型半導體制作在同一塊半導體(通常是硅或鍺)基片上,在它們的交界面就形成空間電荷區稱PN結。一塊單晶半導體中 ,一部分摻有受主雜質是P型半導體,另一部分摻有施主雜質是N型半導體時 ,P 型半導體和N型半導體的交界面附近的過渡區就是PN結。

同一個半導體一頭做成P型半導體,一頭做成N型半導體,就會在兩種半導體的交界面處形成一個特殊的接觸面則成為PN結。P結種空穴多點在少,N結種電子多空穴少。

當PN結加正向電壓時,P區中空穴(正電荷)在電源正極的排斥下向N區移動,到了N區后,又在電源負極的吸引下,向電源負極移動。同理,N區的電子(負電荷)在電源負極的排斥下,向P區移動,到了P區后有在電源正極的吸引下向電源正極移動。這樣就會在PN結種形成持續的電流,也就是說,PN結導通了。所以只要給PN結加正向電壓PN結就會導通。

PN結加正向電壓及PN結電導調制作用

如圖1-2a所示,PN結加上正向電壓,外部電場與內部電場方向相反,削弱了內電場,空間電荷區變窄,P區多數載流子空穴以及N區多數載流子電子,容易越過勢壘區(耗盡層),PN結導通,又因電源提供了空穴和電子,所以電流可以維持,其大小是由電源電壓以及外串電阻大小決定的。

PN結加正向電壓及PN結電導調制作用

PN結加正向電壓及PN結電導調制作用-圖1-2

從N區擴散到P區的電子與P區的空穴再結合而消失,同樣從P區擴散到N區的空穴與N區電子再結合而消失。圖1-2b為少數載流子濃度分布圖,隨著遠離空間電荷區而減小。

圖1-2c所示為PN結加正向電壓時電流成分,流過半導體的電流一定,不同地點多數載流子電流和少數載流子電流比例不同,P區離空間電荷區遠處幾乎全是空穴電流,N區離空間電荷區遠處幾乎全是電子電流。

PN結加正向電壓及PN結電導調制作用

PN結加正向電壓及PN結電導調制作用-圖1-3

由PN結組成的大功率二極管都正向電流大、反向耐壓高的特點,為滿足反向耐壓高的要求就要選用電阻率高和較厚的硅片,這樣又帶來正向導通電壓降大、導通損耗大的問題。如果按半導體材料計算正向壓降可達數百伏,然而實際上正向壓降只有1V左右,硅整流二極管的管芯結構示意,如圖1-3所示。P+N+代表高濃度重摻雜區,在通大電流時由P+N+區向PN區注入了大量載流子,提高了P、 N區的電導率,降低了體電阻,所以正向壓降小,這種改變電導率的作用叫電導調制作用。

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( 發表人:李倩 )

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