模拟电子技术模拟电子技术 (31).pdf

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1、PN结结的形成及其单向导电性的形成及其单向导电性 PN结的形成结的形成 PN结的单向导电性结的单向导电性 PN结的结电容效应结的结电容效应 空穴空穴 自由电子自由电子 P 型型半导体半导体 N 型型半导体半导体 负离子负离子 空穴空穴 正离正离子子 自由电子自由电子 内电场内电场 扩散扩散运动：运动：多数载流子由于浓度差引起的运动多数载流子由于浓度差引起的运动 空穴空穴 自由电子自由电子 P 型型半导体半导体 N 型型半导体半导体 空间电荷区空间电荷区 耗尽层耗尽层 负离子负离子 空穴空穴 正离正离子子 自由电子自由电子 内电场内电场 PN PN 结结 漂移漂移运动：运动：少数载流子在内电场作

2、用下的定向运动少数载流子在内电场作用下的定向运动 P、N两区载流子浓度差异两区载流子浓度差异 扩散运动与漂移运动达到扩散运动与漂移运动达到 內电场內电场 阻碍多子扩散，促进少子漂移阻碍多子扩散，促进少子漂移 空间电荷区的宽度一定空间电荷区的宽度一定 P 型型半导体半导体 N 型型半导体半导体 阻挡层阻挡层 多子多子扩散扩散运动运动 PN结结 动态平衡动态平衡 若若P区与区与N区掺杂浓度相同，形成区掺杂浓度相同，形成对称的对称的PN结结。若若P区与区与N区掺杂浓度不相同，形成区掺杂浓度不相同，形成不对称的不对称的PN结结。P+N非对称结非对称结 对对称称PN结结 内电场内电场 外电场外电场 外电

3、场抵消内电场 使空间电荷区变窄 有利于扩散运动 不利于漂移运动 IF 限流电阻，可以不要吗？扩散运动加强形成正向电流扩散运动加强形成正向电流 IF 二、二、PNPN结的结的单向单向导电性导电性(1)PN(1)PN结外加正向电压时处于导通状态结外加正向电压时处于导通状态 正向电压、正向接法、正向偏置、正向电压、正向接法、正向偏置、正偏正偏 P区区 N区区 I IR R 漂移运动加强形成反向电流 IR IR=I少子少子 0(2)PN结外加反向电压时处于截止状态结外加反向电压时处于截止状态 反向电压、反向接法、反向偏置、反向电压、反向接法、反向偏置、反偏反偏 反向饱和电流 Is 内电场内电场 外电场

4、外电场 外电场与内电场同向外电场与内电场同向 使空间电荷区变宽使空间电荷区变宽 有利于漂移运动有利于漂移运动 不利于扩散运动不利于扩散运动 P区区 N区区 PN 结的结的单向导电性单向导电性：正偏导通，呈小电阻，电流较大正偏导通，呈小电阻，电流较大;反偏截止，电阻很大，电流近似为零反偏截止，电阻很大，电流近似为零。PN结的结电容：势垒电容与扩散电容。即结的结电容：势垒电容与扩散电容。即Cj=Cb+Cd （1 1）势垒电容）势垒电容Cb空间电荷区的宽度和空间电荷的数量空间电荷区的宽度和空间电荷的数量随外加电压而变化，如同电容的充放电过程。随外加电压而变化，如同电容的充放电过程。外加反向电压时，势垒电容占主导。外加反向电压时，势垒电容占主导。内电场内电场 P型 N型 等效电容极板等效电容极板 等效充电电荷等效充电电荷 内电场内电场 P型 N型 等效电容极板等效电容极板 等效充电电荷等效充电电荷 （2 2）扩散电容）扩散电容CdPN结在正偏时，在外电场的作用下，靠结在正偏时，在外电场的作用下，靠近耗尽层交界面的地方，少子的浓度高，且向远离耗尽层近耗尽层交界面的地方，少子的浓度高，且向远离耗尽层的地方扩散。扩散区内电荷的积累与释放如同电容的充放的地方扩散。扩散区内电荷的积累与释放如同电容的充放电过程。电过程。