作业帮PN结合二极管是一个概念么?
来源：学生作业帮助网 编辑：作业帮 时间：2024/04/27 14:55:25
PN结合二极管是一个概念么?
PN结合二极管是一个概念么?
PN结合二极管是一个概念么?
PN结的定义：
在一块本征半导体中,掺以不同的杂质,使其一边成为P型,另一边成为N型,在P区和N区的交界面处就形成了一个PN结.
PN结的形成
（1）当P型半导体和N型半导体结合在一起时,由于交界面处存在载流子浓度的差异,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.但是,电子和空穴都是带电的,它们扩散的结果就使P区和N区中原来的电中性条件破坏了.P区一侧因失去空穴而留下不能移动的负离子,N区一侧因失去电子而留下不能移动的正离子.这些不能移动的带电粒子通常称为空间电荷,它们集中在P区和N区交界面附近,形成了一个很薄的空间电荷区,这就是我们所说的PN结,如图1所示.
（2）在这个区域内,多数载流子或已扩散到对方,或被对方扩散过来的多数载流子(到了本区域后即成为少数载流子了)复合掉了,即多数载流子被消耗尽了,所以又称此区域为耗尽层,它的电阻率很高,为高电阻区.
（3）P区一侧呈现负电荷,N区一侧呈现正电荷,因此空间电荷区出现了方向由N区指向P区的电场,由于这个电场是载流子扩散运动形成的,而不是外加电压形成的,故称为内电场,如图2所示.
（4）内电场是由多子的扩散运动引起的,伴随着它的建立将带来两种影响：一是内电场将阻碍多子的扩散,二是P区和N区的少子一旦靠近PN结,便在内电场的作用下漂移到对方,使空间电荷区变窄.
（5）因此,扩散运动使空间电荷区加宽,内电场增强,有利于少子的漂移而不利于多子的扩散；而漂移运动使空间电荷区变窄,内电场减弱,有利于多子的扩散而不利于少子的漂移.当扩散运动和漂移运动达到动态平衡时,交界面形成稳定的空间电荷区,即PN结处于动态平衡.PN结的宽度一般为0.5um.
PN结的单向导电性
PN结在未加外加电压时,扩散运动与漂移运动处于动态平衡,通过PN结的电流为零.
（1）外加正向电压（正偏）
当电源正极接P区,负极接N区时,称为给pN结加正向电压或正向偏置,如图3所示.由于PN结是高阻区,而P区和N区的电阻很小,所以正向电压几乎全部加在PN结两端.在PN结上产生一个外电场,其方向与内电场相反,在它的推动下,N区的电子要向左边扩散,并与原来空间电荷区的正离子中和,使空间电荷区变窄.同样,P区的空穴也要向右边扩散,并与原来空间电荷区的负离子中和,使空间电荷区变窄.结果使内电场减弱,破坏了PN结原有的动态平衡.于是扩散运动超过了漂移运动,扩散又继续进行.与此同时,电源不断向P区补充正电荷,向N区补充负电荷,结果在电路中形成了较大的正向电流IF.而且IF随着正向电压的增大而增大.（2）外加反向电压（反偏）
当电源正极接N区、负极接P区时,称为给PN结加反向电压或反向偏置.反向电压产生的外加电场的方向与内电场的方向相同,使PN结内电场加强,它把P区的多子（空穴）和N区的多子（自由电子）从PN结附近拉走,使PN结进一步加宽,PN结的电阻增大,打破了PN结原来的平衡,在电场作用下的漂移运动大于扩散运动.这时通过PN结的电流,主要是少子形成的漂移电流,称为反向电流IR.由于在常温下,少数载流子的数量不多,故反向电流很小,而且当外加电压在一定范围内变化时,它几乎不随外加电压的变化而变化,因此反向电流又称为反向饱和电流.当反向电流可以忽略时,就可认为PN结处于截止状态.值得注意的是,由于本征激发随温度的升高而加剧,导致电子一空穴对增多,因而反向电流将随温度的升高而成倍增长.反向电流是造成电路噪声的主要原因之一,因此,在设计电路时,必须考虑温度补偿问题.
综上所述,PN结正偏时,正向电流较大,相当于PN结导通,反偏时,反向电流很小,相当于PN结截止.这就是PN结的单向导电性.
二极管就是PN结经过封装而成,换言之,二极具备了PN结的特性.