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二极管的PN结特性与导电性
发布时间:2020-10-22 阅读量:73 来源:我爱方案网 作者:我爱方案网

把一块半导体硅片或锗片,通过一定的工艺方法.一边做成P型半导体,另一边做成N型半导体,在两者交界处就会形成一个薄层,这个薄层就是PN结。这个PN结有一个很特别的性能,就是有单方向导电的能力。


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如果将P型半导体部分连接至电源的正电极,N型半导体部分连接电源的负电极,这种连接称为正向连接,在电子技术中叫做正向偏置在正向偏置的条件下,N区电压较P区为负,它将吸引P区的多数载流子(空穴),使之穿过PN结流向N区;P区电压较N区电压为正,也将吸引N区的多数载流子(电子),使之穿过PN区流向P区;同时P区少数载流子(电子)和N区少数载流子(空穴)受到排斥,不能穿过PN结。两个区中的多数载流子向对方区的运动就形成了正向电流I。由于电流是由多数载流子形成的,所以PN结表现出来的正向电阻很小。


若把半导体的P区和N区分别连接电源的负极和正极,这时的连接称为反向连接,又称为反向偏置。在反向偏置的条件下,仅有少数载流子穿过PN结形成反向电流,由于少数载流子的数量很少.所能形成的电流很微弱,此时PN结表现出来的反向电阻将很大。综上所述,PN结的导电性能在正向、反向偏置下是不一样的,具有单向导电的性能。半导体二极管的基本工作原理就是以PN结的单向导电性为基础的。


物质按照导电能力的大小可分为导体、半导体和绝缘体。大家知道金属中有许多自由电子,在电场作用下,自由电子定向运动形成电流,所以金属具有良好的导电性,是导体。在塑料、云母等材料中,虽然也含有大量的电子,但这些电子都被原子核紧紧地束缚在原子核周围而不能自由运动,因而即使加很强的电场,这些电子也不会产生定向运动,形不成电流,所以这一类材料属绝缘体。


纯净的半导体材料是不导电的,但半导体电子被束缚的状态是较松的,随着温度的升高,会有个别电子挣脱束缚而成为自由电子,半导体也就有一些导电性了。电子在挣脱束缚离去之后,在原来的位置上会留下一个空位,这个空位可以被别的原子中的电子所填补,就好像在原来的空位移动了一个位置。如果给半导体加上电场,则这种空位的填补运动将是定向的,就好像空位由正向负运动。如果把可定向运动的自由电子称为载流子的话,那么能定向运动的空位也是一种载流子,称之为空穴。自由电子是一种带负电的载流子,由于空穴的运动方向和电子的运动方向相反,所以空穴是一种带正电的载流子。半导体中载流子的运动方向,其中电流的方向与空穴运动方向相同,而与电子的运动方向相反。


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虽然半导体中有两种载流子.但由于其数量太少.所以纯净的半导体的导电能力十分微弱。如果在纯净的半导体中适量加入微量的杂质元素,就可以大大提高半导体的导电能力。加入半导体中的杂质元素可分为两种:一种杂质加入半导体后,在半导体中会产生许多带负电的电子,这种半导体叫做N型半导体,其中的电子就是多数载流子,空穴是少数载流子;另一种杂质加到半导体中会产生缺少电子的空穴,这种半导体叫做P型半导体,其中的空穴就是多数载流子,电子则是少数载流子。在N型和P型两种半导体中,多数载流子和少数载流子的数量相差很多。


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