PN結
1、P型半導體和N型半導體都是可以導電的,如圖1、2所示。
圖(1)P型半導體 圖(2)N型半導體
P型半導體中空穴很多(大部分是摻雜的),所以空穴是P型半導體的多子,但也有少量的電子,這些電子是本徵半導體激發的,因此電子是P型半導體中的少子;
N型半導體中電子很多(大部分是摻雜的),所以電子是N型半導體的多子,但也有少量的空穴,這些空穴是本徵半導體激發的,因此空穴是N型半導體中的少子;
如果外界溫度升高時P型半導體和N型半導體內部的多子和少子都會增加,但是多子本來就很多,對總量影響較小;但對少子來說影響就不一樣了,如果原來就2個少子,增加了2個那麼就增加了1倍。因此溫度對少子影響很大。
2、如果把P型半導體和N型半導體放到一起會出現什麼呢?
圖(3)P型半導體和N型半導體放在一起的初始狀態
P型半導體的空穴很多,N型半導體的電子很多,因此空穴會向N區擴散,電子會向P區擴散。 電子擴散到P區與空穴複合後都消失了,空穴擴散到N區和電子複合後也都消失了 。
圖(4)擴散運動後P型半導體和N型半導體連接處的狀態
如圖4所示, P型半導體和N型半導體連接處產生了內電場,方向從右到左,這個電場阻礙擴散運動,也就是內電場阻值P區的空穴向N區擴散,也阻值了N區的電子向P區擴散。但是內電場會促進P區的空穴向N區漂移,N區的電子向P區漂移,當擴散運動和漂移運動達到動態平衡時,連接處就形成了空間電荷區,我們稱爲耗盡層。這樣PN接就形成了。
3、PN結的特點:
原來硅晶格導電很差,通過摻雜工藝,導電性能提高了,爲什麼讓N型和P型的組成PN結呢?這就要看看PN結的一些特點了。
3.1當給PN接加正方向的外電場如圖5、6所示
圖(5) PN接加正的外電場的初始狀態 圖(6) PN接加正的外電場
①外電場將載流子推入空間電荷區,抵消一部分空間電荷,使空間電荷區變窄,削弱內電場;
②擴散運動增強,漂移運動減弱,平衡被打破,擴散運動大於漂移運動;
③在電源的作用下,擴散運動不斷進行,形成正向電流,PN結處於導通狀態。
在正向外電場的作用下,PN結導通了
3.2 當給PN接加反方向的外電場如圖7、8所示
圖(7) PN接加反的外電場初始狀態 圖(8) PN接加反的外電場
①外電場與內電場方向一致,空間電荷區變寬,內電場增強
②擴散運動減弱,漂移運動增強,平衡被打破,漂移運動大於擴散運動;
③漂移運動是少子的運動,少子濃度小,形成反向電流很小,PN結處於截止狀態。
在反向外電場的作用下,PN結截止了。
4、總結
PN結外接正電場就導電(足夠大),外接反電場就截止,這就是是PN結的特點單向導電性。這個特點有什麼用呢?我們可以利用PN結控制電流的路徑了,也就是說 我們想讓電流去哪裏不去哪裏 我們可以控制。