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2025-03-08 11:27本頁(yè)面
【正文】 大改變半導(dǎo)體內(nèi)載流子的濃度，并使一種載流子多，另一種載流子少。 39 113 半導(dǎo)體中的電流 在導(dǎo)體中，載流子只有一種：自由電子。 在半導(dǎo)體中有兩種載流子：自由電子和空穴。 41 ① 載流子濃度 2. 漂移電流 大小 取決于 ② 外加電場(chǎng)強(qiáng)度 ③ 遷移速度 二、擴(kuò)散電流 在半導(dǎo)體工作中，擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)是比漂移運(yùn)動(dòng)更為重要的導(dǎo)電機(jī)理。 42 平衡載流子濃度： 一般的本征半導(dǎo)體在溫度不變、無光照或其他激發(fā)下，載流子濃度分布均勻。則該端的載流子濃度增加。 濃度差越大，擴(kuò)散電流越大，而與該處的濃度值無關(guān) 。 P N 本征硅的一邊做成 P型半導(dǎo)體，一邊做成N型半導(dǎo)體。 —— PN結(jié) 47 + + + + + + + + + + + + + + + P N （ a） 空穴和電子的擴(kuò)散 121 ＰＮ結(jié)的形成 由于擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，使接觸面附近的空穴和電子形成不能移動(dòng)的負(fù)離子和正離子狀態(tài)，這個(gè)區(qū)域稱為空間電荷區(qū)（耗盡層），即 PN結(jié)。 （ 2） 空間電荷區(qū) 的形成 促進(jìn) 少子的 漂移運(yùn)動(dòng) ， 阻止 多子的 擴(kuò)散運(yùn)動(dòng) 。 ? PN結(jié)又稱為 勢(shì)壘區(qū)、阻擋層 。 空間電荷區(qū)（耗盡層） 50 問題 ：達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，在 PN結(jié)流過的總電流為多少，方向是什么？ 如下圖，多子的擴(kuò)散電流方向?yàn)閺淖蟮接?，少子的漂移電流方向從右到左? 多子擴(kuò)散電流方向 少子漂移電流方向 P N 多子 少子 多子 少子 51 對(duì)稱 PN結(jié)： 如果 P區(qū)和 N區(qū)的摻雜濃度相同，則耗盡區(qū)相對(duì)界面對(duì)稱，稱為對(duì)稱結(jié) 不對(duì)稱 PN結(jié) ：如果一邊摻雜濃度大（重?fù)诫s），一邊摻雜濃度?。ㄝp摻雜），此耗盡區(qū)主要伸向輕摻雜區(qū)一邊，這樣的 PN結(jié)稱為不對(duì)稱結(jié) NP＋耗盡區(qū)( a )P N＋耗盡區(qū)( b )52 問題： 為什么 PN結(jié)伸向輕摻雜區(qū)？ 答：輕摻雜區(qū)的施主正離子（或受主負(fù)離子）的排列稀疏，重?fù)诫s區(qū)的施主正離子（或受主負(fù)離子）的排列緊密。 NP＋耗盡區(qū)( a )P N＋耗盡區(qū)( b )53 P N 耗盡 區(qū) 內(nèi)電場(chǎng) UB U 圖 19 正向偏置的 PN結(jié) + E R U + + + + + + + + + + + + + + + 122 ＰＮ結(jié)的單向?qū)щ娞匦? 54 PN結(jié)加正向電壓 ? 外加的正向電壓大部分降落在 PN結(jié)區(qū)，方向與 PN結(jié)內(nèi)電場(chǎng)方向相反，削弱了內(nèi)電場(chǎng)。擴(kuò)散電流遠(yuǎn)大于漂移電流，可忽略漂移電流的影響。 55 圖 110 反向偏置的 PN結(jié) E R P N 耗盡 區(qū) 內(nèi)電場(chǎng) UB +U + U + + + + + + + + + + + + + + + 二、 PＮ結(jié)加反向電壓 56 PN結(jié)加反向電壓 ? 外加的反向電壓大部分降落在 PN結(jié)區(qū)，方向與 PN結(jié)內(nèi)電場(chǎng)方向相同，加強(qiáng)了內(nèi)電場(chǎng)。此時(shí) PN結(jié)區(qū)的少子在內(nèi)電場(chǎng)作用下形成的漂移電流大于擴(kuò)散電流，可忽略擴(kuò)散電流。 ? 在一定的溫度條件下，由本征激發(fā)決定的少子濃度是一定的，故少子形成的漂移電流是恒定的，基本上與所加反向電壓的大小無關(guān)，這個(gè)電流也稱為 反向飽和電流 。 結(jié)論： PN結(jié)具有單向?qū)щ娦?。 i u 0 T T U(BR) IS為反向飽和電流 (1015A) 。 ? 當(dāng) u為負(fù)時(shí) PN結(jié)外加負(fù)電壓時(shí)流過電流為飽和漏電流。 ，溫度每升高 1℃ ，結(jié)電 壓減小約 2~，即 Δu/ΔT≈(2~)mV/℃ 10℃ ，反向飽和電流 IS增大一倍。鍺管： UD(on)= i u 0 T T U(BR) 導(dǎo)通電壓 UD(on) UD(on) )1( / ??? TUus eIi62 123 PN結(jié)的擊穿特性 ? 當(dāng)對(duì) PN結(jié) 外加反向電壓超過一定的限度，PN結(jié)會(huì)從反向截止發(fā)展到反向擊穿。 ? 利用此原理可以制成 穩(wěn)壓管 。 ? 有兩種擊穿機(jī)理： 雪崩擊穿 和 齊納擊穿。 雪崩擊穿和齊納擊穿的 比較 64 問題： 為什么輕摻雜的 PN結(jié)不易出現(xiàn)齊納擊穿？相反重?fù)诫s為什么不易出現(xiàn)雪崩擊穿？ 答： 因?yàn)檩p摻雜的耗盡層寬，正負(fù)離子分布稀疏，電場(chǎng)強(qiáng)度不夠強(qiáng)，不足以拉出價(jià)電子。 65 一般來說，對(duì)硅材料的 PN結(jié)， UBR7V時(shí)為雪崩擊穿； UBR 5V時(shí)為齊納擊穿； UBR介于 5~7V時(shí)，兩種擊穿都有。 ?電擊穿后如無限流措施，將發(fā)生熱擊穿現(xiàn)象。 67 124 PN結(jié)的電容特性 PN 結(jié)的耗盡區(qū)與平板電容器相似，外加電壓變化，耗盡區(qū)的寬度變化，則耗盡區(qū)中的正負(fù)離子數(shù)目變化，即存儲(chǔ)的電荷量變化。 二、擴(kuò)散電容 CD 69 N區(qū)耗盡區(qū)P 區(qū)x0x0Lnnp0②①Δ Qnnp( 0 )np圖 1―12 P 區(qū)少子濃度分布曲線 70 結(jié)電容 Cj= CT + CD 結(jié) 論 因?yàn)?CT和 CD并不大，所以在高頻工作時(shí)，才考慮它們的影響。（如：變?nèi)荻O管） 71 13 晶體二極管及其基本電路 PN結(jié)加上電極引線和管殼就形成晶體二極管。 圖 114 二極管伏安特性曲線 i /mA u/V (?A) 0 10 20 30 5 10 硅 二 極 管 73 一、正向特性 硅 : UD(on) = ； 2. 曲線分段： 鍺 : UD(on) = 。 指數(shù)段（小電流時(shí)）、直線段（大電流時(shí)）。 74 二、反向特性 。 ，反向電流也略有增大。 其幾何意義是曲線 Q點(diǎn)到原點(diǎn)直線斜率的倒數(shù) 。 幾何意義是曲線 Q點(diǎn)處切線斜率的倒數(shù) 。 RD不是恒定的，正向的 RD隨工作電流增大而減小，反向的 RD隨反向電壓的增大而增大。 78 二 、交流電阻 二極管在其工作狀態(tài) (I DQ, UDQ)下的電壓微變量與電流微變量之比。 79 )()(26mAImVIUDQDQT ??QTUuSQ UeIdudi T/11??)1()1( // ???? T
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