Q1半导体二极管 ◆PN结的形成与特性 1.PN结的形成 在半导体材料(硅、锗)中掺入不同杂质可以分别形成 N型和P型两种半导体。N型半导体主要依靠自由电子导 电,称自由电子为多数载流子,而空穴数量远少于电子 数量,称空穴为少数载流子。P型半导体主要靠空穴导电 称空穴为多数载流子,而自由电子远少于空穴的数量, 称自由电子为少数载流子
1-1 半导体二极管 1.PN 在半导体材料(硅、锗)中掺入不同杂质可以分别形成 N型和P型两种半导体。N型半导体主要依靠自由电子导 电,称自由电子为多数载流子,而空穴数量远少于电子 数量,称空穴为少数载流子。P型半导体主要靠空穴导电, 称空穴为多数载流子,而自由电子远少于空穴的数量, 称自由电子为少数载流子。 PN结的形成与特性
当P型半导体和N型半导体接触以后,由于交界两 侧半导体类型不同,存在电子和空穴的浓度差。这样, P区的空穴向N区扩散,N区的电子向P区扩散,如图 1.1.1(a)所示。由于扩散运动,在P区和N区的接触面 就产生正负离子层。N区失掉电子产生正离子,P区得 到电子产生负离子。通常称这个正负离子层为PN结。 在PN结的P区一侧带负电,N区一侧带正电 PN结便产生了内电场,内电场的方向从N区指向P 区。内电场对扩散运动起到阻碍作用,电子和空穴的 扩散运动随着内电场的加强而逐步减弱,直至停止。 在界面处形成稳定的空间电荷区
当P型半导体和N型半导体接触以后,由于交界两 侧半导体类型不同,存在电子和空穴的浓度差。这样, P 区的空穴向N区扩散,N区的电子向P区扩散, 如图 1.1.1(a)所示。由于扩散运动, 在P 区和N区的接触面 就产生正负离子层。N区失掉电子产生正离子,P区得 到电子产生负离子。通常称这个正负离子层为PN结。 在PN结的P区一侧带负电,N区一侧带正电。 PN结便产生了内电场,内电场的方向从N区指向P 区。内电场对扩散运动起到阻碍作用, 电子和空穴的 扩散运动随着内电场的加强而逐步减弱,直至停止。 在界面处形成稳定的空间电荷区
2PN结的特性 )正向导通 给N结加正向电压,即P区接正电源,N区接负电 源,此时称PN结为正向偏置 这时PN结外加电场与内电场方向相反,当外电场 大于内电场时,外加电场抵消内电场,使空间电荷区 变窄,有利于多数载流子运动,形成正向电流。外加 电场越强,正向电流越大,这意味着PN结的正向电阻 变小
2.PN结的特性 1) 给PN结加正向电压,即P区接正电源,N区接负电 源,此时称PN结为正向偏置。 这时PN结外加电场与内电场方向相反,当外电场 大于内电场时,外加电场抵消内电场,使空间电荷区 变窄,有利于多数载流子运动,形成正向电流。 外加 电场越强,正向电流越大, 这意味着PN结的正向电阻 变小
P 变薄 N P 变厚 空穴 6;⊕ 电子ee⊕ (多数) (少数0e Q⊕·电子 eee:eee。空穴 O;由}(多数) de少数小 内电场 R 内电场 lg 外电场 kg≈0 外电场 U 正向导通 反向截止
正向导通 反向截止
2)反向截止 给PN结加反向电压,称PN结反向偏置,如图所示 这时外加电场与内电场方向相同,使内电场的作用增 强,PN结变厚,多数载流子运动难于进行,有助于少数 载流子运动,形成电流I,少数载流子很少,所以电流 很小,接近于零,即PN结反向电阻很大
2)反向截止 给PN结加反向电压,称PN结反向偏置,如图所示。 这时外加电场与内电场方向相同,使内电场的作用增 强, PN结变厚,多数载流子运动难于进行,有助于少数 载流子运动,形成电流IR,少数载流子很少,所以电流 很小,接近于零,即PN结反向电阻很大