PN结单向导电性PPT课件

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1、1PNPN结及其单向导电性结及其单向导电性2使半导体的一边形成使半导体的一边形成N N型区，另一边形成型区，另一边形成P P型区。型区。N+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +- - -P- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -1 1、PNPN结的形成结的形成3(1) (1) 在浓度差的作用下，电子从在浓度差的作用下，电子从 N N区向区向P P区扩散。区扩散。N+ + + + + + +

2、+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +- - -P- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -4(2) (2) 在浓度差的作用下，空穴从在浓度差的作用下，空穴从 P P区向区向N N区扩散。区扩散。N+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +- - -P- - - - - - - - - - - - - - - - -

3、- - - - - - - - - - - - - - - - - -5在浓度差的作用下，两边多子互在浓度差的作用下，两边多子互相扩散。在相扩散。在P P区和区和N N区交界面上，区交界面上，留下了一层不能移动的正、负离留下了一层不能移动的正、负离子。子。N+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +- - -P- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -6即即PN结结空间电荷层空间电荷层N+ + +

4、 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +- - -P- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -7形成内电场形成内电场内电场方向内电场方向N+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +- - -P- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

5、- - - - - - -8扩散的结果是使空间电扩散的结果是使空间电荷区逐渐加宽。荷区逐渐加宽。漂移运动P P型半导体型半导体N N型半导体型半导体+扩散运动内电场EPN结处载流子的运动结处载流子的运动空间电荷区越宽空间电荷区越宽，内内电场越强，就使漂移电场越强，就使漂移运动越强，而漂移使运动越强，而漂移使空间电荷区变薄。空间电荷区变薄。9多子的扩多子的扩散运动散运动空间电荷区空间电荷区P型和型和N型半型半导体结合导体结合P型半导体+N型半导体+内电场内电场E E多子扩散电流多子扩散电流少子漂移电流少子漂移电流耗尽层耗尽层空间电荷区没空间电荷区没有载流子，也有载流子，也称为耗尽层称为耗尽层10

6、空间电荷区空间电荷区内电场（内电场（N区指区指向向P区）区）阻挡多子的扩散运动，阻挡多子的扩散运动，空间电荷区变窄空间电荷区变窄推动少子的漂移运动（少子漂移的方向推动少子的漂移运动（少子漂移的方向与多子扩散的方向相反）与多子扩散的方向相反）P型半导体+N型半导体+内电场内电场E E多子扩散电多子扩散电流流少子漂移电流少子漂移电流耗尽耗尽层层11PNPN结形成过程动画演示结形成过程动画演示12空间电荷区变宽空间电荷区变宽扩散扩散内电场增强内电场增强对多子扩散的阻力增大对多子扩散的阻力增大使少子的漂移运动增使少子的漂移运动增强强空间电荷区变窄空间电荷区变窄漂移漂移内电场减弱内电场减弱使多子的扩散容

7、使多子的扩散容易进行易进行开始时，扩散占优势，使空间电荷区加宽，内电开始时，扩散占优势，使空间电荷区加宽，内电场增强，阻碍扩散运动，但使漂移运动不断增强场增强，阻碍扩散运动，但使漂移运动不断增强 ；漂移运动增强又使空间电荷区变窄，内电场减弱，漂移运动增强又使空间电荷区变窄，内电场减弱，进而使扩散容易进行；进而使扩散容易进行；当扩散运动与漂移运动相等时，两者达到动态平当扩散运动与漂移运动相等时，两者达到动态平衡，空间电荷区的宽度不再增加，而处于相对稳衡，空间电荷区的宽度不再增加，而处于相对稳定的状态。定的状态。这个一定宽度的空间电荷区，就是我们所说的这个一定宽度的空间电荷区，就是我们所说的PNP

8、N结结。132 2、PNPN结的单向导电性结的单向导电性（1 1）PNPN结正向偏置结正向偏置 当外加直流电压使当外加直流电压使PNPN结结P P型半型半 导体的一端的电位高于导体的一端的电位高于N N型半导体一端的电型半导体一端的电位时，称位时，称PNPN结正向偏置，简称正偏。结正向偏置，简称正偏。PN结正向偏置结正向偏置14 外电场的方向与内电场方向相反。外电场的方向与内电场方向相反。外电场削弱内电场外电场削弱内电场+P型半导体+N型半导体+WER空间电荷区内电场E正向电流正向电流PN 结正偏结正偏PN 结正向导通结正向导通外电场与内电场方向相反外电场与内电场方向相反利于扩散利于扩散内电场

9、减弱内电场减弱PN 结变窄结变窄外部电源不断提供电荷外部电源不断提供电荷产生较大的扩散电流产生较大的扩散电流 IF15n为了防止较大的为了防止较大的I IF F将将PNPN结烧坏，应结烧坏，应串接限流电阻串接限流电阻R R。nPNPN结对正向偏置呈现结对正向偏置呈现较小的电阻较小的电阻（理想状态下可（理想状态下可以看成是短路情况），称之为正偏导通状态。即以看成是短路情况），称之为正偏导通状态。即PNPN结结对正向电流呈对正向电流呈低阻状态低阻状态，也就是所谓的，也就是所谓的正向导通正向导通作用。作用。16（2 2）PNPN结反向偏置结反向偏置 当外加直流电压使当外加直流电压使PNPN结结N N

10、型半导体的一端的电位高于型半导体的一端的电位高于P P型半导体一端型半导体一端的电位时，称的电位时，称PNPN结反向偏置，简称反偏。结反向偏置，简称反偏。17+内电场+E+EW+空 间 电 荷 区+R+IRPN外电场的方向与内电场方向相同。外电场的方向与内电场方向相同。外电场加强内电场外电场加强内电场PN 结反偏结反偏PN 结反向截止结反向截止外电场与内电场方向相同外电场与内电场方向相同利于漂移利于漂移内电场增强内电场增强PN 结变厚结变厚外部电源不断提供电荷外部电源不断提供电荷产生较小的反向电流产生较小的反向电流 IR 在一定的温度下，在一定的温度下，由本征激发产生的少由本征激发产生的少子浓

11、度是一定的，故子浓度是一定的，故I IR R基本上与外加反压基本上与外加反压的大小无关的大小无关，所以称所以称为为反向饱和电流反向饱和电流。但。但I IR R与温度有关。与温度有关。 18n PN PN结反偏时，形成了以漂移电流为主的反向电流。结反偏时，形成了以漂移电流为主的反向电流。在一定温度下，漂移电流的值很小趋于稳定，常称反在一定温度下，漂移电流的值很小趋于稳定，常称反向漂移电流为向漂移电流为反向饱和电流反向饱和电流。n PNPN结对反向偏置呈现结对反向偏置呈现很大的电阻很大的电阻（理想状态下可（理想状态下可以看成是开路情况），称之为反偏以看成是开路情况），称之为反偏截止状态截止状态。即。即PNPN结结对反向电流呈对反向电流呈高阻状态高阻状态，也就是所谓的，也就是所谓的反向阻断反向阻断作用。作用。19 结论：结论：PNPN结的正向电阻很小，可视为正结的正向电阻很小，可视为正向导通；反向电阻很大，可视为反向截止，这向导通；反向电阻很大，可视为反向截止，这就是就是PNPN结的单向导电性。即结的单向导电性。即“正向导通，反向正向导通，反向阻断阻断”。PNPN结的单向导电性是它构成半导体器结的单向导电性是它构成半导体器件的基础。件的基础。 PNPN结在电路图中的符号如下图所示：结在电路图中的符号如下图所示：P PN N PN PN结的单向导电性结的单向导电性