文档介绍：膄PN结的形成膁一、PN结的形成莇在一块完整的硅片上,用不同的掺杂工艺使其一边形成N型半导体,另一边形成P型半导体,那么在两种半导体的交界面附近就形成了PN结。PN结是构成各种半导体器件的基础。螇在P型半导体和N型半导体结合后,由于N型区内电子很多而空穴很少,而P型区内空穴很多电子很少,在它们的交界处就出现了电子和空穴的浓度差别。这样,电子和空穴都要从浓度高的地方向浓度低的地方扩散。于是,有一些电子要从N型区向P型区扩散,也有一些空穴要从P型区向N型区扩散。它们扩散的结果就使P区一边失去空穴,留下了带负电的杂质离子,N区一边失去电子,留下了带正电的杂质离子。半导体中的离子不能任意移动,因此不参与导电。这些不能移动的带电粒子在P和N区交界面附近,形成了一个很薄的空间电荷区,就是所谓的PN结。空间电荷区有时又称为耗尽区。扩散越强,空间电荷区越宽。芅在出现了空间电荷区以后,由于正负电荷之间的相互作用,在空间电荷区就形成了一个内电场,其方向是从带正电的N区指向带负电的P区。显然,这个电场的方向与载流子扩散运动的方向相反,它是阻止扩散的。艿另一方面,这个电场将使N区的少数载流子空穴向P区漂移,使P区的少数载流子电子向N区漂移,漂移运动的方向正好与扩散运动的方向相反。从N区漂移到P区的空穴补充了原来交界面上P区所失去的空穴,从P区漂移到N区的电子补充了原来交界面上N区所失去的电子,这就使空间电荷减少,因此,漂移运动的结果是使空间电荷区变窄。肀当漂移运动和扩散运动相等时,PN结便处于动态平衡状态。蒇二、PN结的正向导电性肂当PN结加上外加正向电压,即电源的正极接P区,负极接N区时,外加电场与PN结内电场方向相反。在这个外加电场作用下,PN结的平衡状态被打破,P区中的多数载流子空穴和N区中的多数载流子电子都要向PN结移动,当P区空穴进入PN结后,就要和原来的一部分负离子中和,使P区的空间电荷量减少。同样,当N区电子进入PN结时,中和了部分正离子,使N区的空间电荷量减少,结果使PN结变窄,即耗尽区由厚变薄,由于这时耗尽区中载流子增加,因而电阻减小。势垒降低使P区和N区中能越过这个势垒的多数载流子大大增加,形成扩散电流。在这种情况下,由少数载流了形成的漂移电流,其方向与扩散电流相反,和正向电流比较,其数值很小,可忽略不计。这时PN结内的电流由起支配地位的扩散电流所决定。在外电路上形成一个流入P区的电流,称为正向电流。当外加电压稍有变化(),便能引起电流的显著变化,因此电流是随外加电压急速上升的。这时,正向的PN结表现为一个很小的电阻。蚂三、PN结的反向导电性蕿当PN结外加反向电压,即电源的正极接N区,负极接P区。外加电场方向与PN结内电场方向相同,PN结处于反向偏置。在反向电压的作用下,P区中的空穴和N区中的电子都将进一步离开PN结,使耗尽区厚度加宽,PN结的内电场加强。这一结果,一方面使P区和N区中的多数载流子就很难越过势垒,扩散电流趋近于零。另一方面,由于内电场的加强,使得N区和P区中的少数载流子更容易产生漂移运动。这样,流过PN结的电流由起支配地位的漂移电流所决定。漂移电流表现在外电路上有一个流入N区的反向电流IR。由于少数载流子是由本征激发产生的,其浓度很小,所以IR是很微弱的,一般为微安数量级。当管子制成后,IR数值决定于温度,而几乎与外加电压无关。