PN結(jié)加正向電壓及PN結(jié)電導調(diào)制作用
PN結(jié)一邊是P區(qū),一邊是N區(qū),只有P區(qū)電位高于N區(qū)電位,它才會通,而且有P到N導通,反過來,N電位高于P區(qū),不會導通,稱為反向截止。
將P型半導體與N型半導體制作在同一塊半導體(通常是硅或鍺)基片上,在它們的交界面就形成空間電荷區(qū)稱PN結(jié)。一塊單晶半導體中 ,一部分摻有受主雜質(zhì)是P型半導體,另一部分摻有施主雜質(zhì)是N型半導體時 ,P 型半導體和N型半導體的交界面附近的過渡區(qū)就是PN結(jié)。
同一個半導體一頭做成P型半導體,一頭做成N型半導體,就會在兩種半導體的交界面處形成一個特殊的接觸面則成為PN結(jié)。P結(jié)種空穴多點在少,N結(jié)種電子多空穴少。
當PN結(jié)加正向電壓時,P區(qū)中空穴(正電荷)在電源正極的排斥下向N區(qū)移動,到了N區(qū)后,又在電源負極的吸引下,向電源負極移動。同理,N區(qū)的電子(負電荷)在電源負極的排斥下,向P區(qū)移動,到了P區(qū)后有在電源正極的吸引下向電源正極移動。這樣就會在PN結(jié)種形成持續(xù)的電流,也就是說,PN結(jié)導通了。所以只要給PN結(jié)加正向電壓PN結(jié)就會導通。
PN結(jié)加正向電壓及PN結(jié)電導調(diào)制作用
如圖1-2a所示,PN結(jié)加上正向電壓,外部電場與內(nèi)部電場方向相反,削弱了內(nèi)電場,空間電荷區(qū)變窄,P區(qū)多數(shù)載流子空穴以及N區(qū)多數(shù)載流子電子,容易越過勢壘區(qū)(耗盡層),PN結(jié)導通,又因電源提供了空穴和電子,所以電流可以維持,其大小是由電源電壓以及外串電阻大小決定的。
PN結(jié)加正向電壓及PN結(jié)電導調(diào)制作用-圖1-2
從N區(qū)擴散到P區(qū)的電子與P區(qū)的空穴再結(jié)合而消失,同樣從P區(qū)擴散到N區(qū)的空穴與N區(qū)電子再結(jié)合而消失。圖1-2b為少數(shù)載流子濃度分布圖,隨著遠離空間電荷區(qū)而減小。
圖1-2c所示為PN結(jié)加正向電壓時電流成分,流過半導體的電流一定,不同地點多數(shù)載流子電流和少數(shù)載流子電流比例不同,P區(qū)離空間電荷區(qū)遠處幾乎全是空穴電流,N區(qū)離空間電荷區(qū)遠處幾乎全是電子電流。
PN結(jié)加正向電壓及PN結(jié)電導調(diào)制作用-圖1-3
由PN結(jié)組成的大功率二極管都正向電流大、反向耐壓高的特點,為滿足反向耐壓高的要求就要選用電阻率高和較厚的硅片,這樣又帶來正向?qū)妷航荡蟆〒p耗大的問題。如果按半導體材料計算正向壓降可達數(shù)百伏,然而實際上正向壓降只有1V左右,硅整流二極管的管芯結(jié)構(gòu)示意,如圖1-3所示。P+N+代表高濃度重摻雜區(qū),在通大電流時由P+N+區(qū)向PN區(qū)注入了大量載流子,提高了P、 N區(qū)的電導率,降低了體電阻,所以正向壓降小,這種改變電導率的作用叫電導調(diào)制作用。
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( 發(fā)表人:李倩 )