模拟电子技术基础学习笔记三 PN结

采用不周的掺杂工艺，将P型半导体与N型半导体制作在同一块硅片上，在它们的交界面就形成PN结。

扩散运动

物质总是从浓度高的地方向浓度低的地方运动，这种由于浓度差而产生的运动称为扩散运动。

空间电荷区 - 耗尽层

漂移运动

在电场力的作用下，载流子的运动称为漂移运动。

对称结、不对称结

当P区与N区杂质浓度 相等时，负离子区与正离子区的宽度也相等，称为对称结。

当P区与N区杂质浓度 不同时，尝试高一侧的离子区宽度低于尝试低的侧，称为不对称结。

两种的的外部特性是相同的。

绝大部分的空间电荷区内的 自由电子 和 空穴 都非常少。

PN结具有单向导电性

外加电压极性不同时，PN结表现出截然不同的导电性能，即呈现出单向导电性。

正向接法 – 正向偏转

电源正极接PN结的P端，电源负极接PN结的N端时，称PN结外加正向电压，也称正向接法或正向偏置。

 

反向接法 – 反向偏置

PN结的电流方程

常温下，即T=300k时，UT ≈ 26mV UT为温度的电压当量。

PN结的伏安特性

u>0的部分称为正向特性；u<0的部分称为反向特性。

当反向电压超过一定数值U(BR)后，反向电流急剧增加，称为反射击穿。

击穿按机理分为齐纳击穿 和 雪崩击穿。

齐纳击穿：

在高掺杂的情况下，因耗尽层宽度很窄，不大的反向电压就可在耗尽层形成很强的电场，而直接破坏共价键，使价电子脱离共价键束缚，产生电子-空穴对，致使电流急剧增大，这种击穿称为齐纳击穿。

齐纳击穿电压较低。

雪崩击穿：

如果掺杂浓度较低，耗尽层宽度较宽，当反向电压增加到较大数值时，耗尽层电场使少子加快漂移速度，从而与共价键中的价电子相碰撞，把价电子撞出共价键，产生电子-空穴对。新产生的电子与空穴被电场加速后又拉出其它价电子，载流子雪崩式地倍增，这种击穿称为雪崩击穿。

无论哪种击穿，若对其电流不加限制，都可能造成PN结的永久性损坏。

PN结的电容效应：

根据产生原因不同分为势垒电容 和 扩散电容 。

势垒电容

耗尽层宽窄变化所等效的电容称为势垒电容 。

扩散电容

PN结牌平衡状态时的少子称为平衡少子。

PN结牌正向偏置时，从P区扩散到N区的空穴 和 从N区扩散到P区的自由电子 均称为非平衡少子。

扩散区内，电荷的积累和释放过程与电容器充放电过程相同，这种电容效应称为扩散电容.