PN结讲解
可能大家在使用半導體器件的時候只是在使用它的電氣屬性,并沒有很好的關心下它是什么原因才有了這樣的電氣屬性,那么我們本篇就從物理結構分析下PN結吧。
首先看一張比較陳舊的圖圖:
(就按自己的筆記簡單談談自己的理解吧,不到之處請各位積極留言啊)
1.怎樣選取母體(基片) ?
答:我們在選取襯底時首先選取電中性的,在元素周期表中,外部電子數目處于4(C,Si,Ge,Sn,Pb)的為金屬和非金屬之間,稱為半導體,元素屬性教穩定。
對于為什么選Si,Ge,而不是其他的,原因可能是,Si,Ge資源多,獲取成熟的本征半導體工藝相對成熟,或者別的原因。
2.本征半導體?
答:純度99.9...%(小數點后9個9) 硅(Si),鍺(Ge)
3.什么是P型半導體,N型半導體?
答:在本征半導體上摻雜不同元素,(常 磷P +5,硼B +3)使該半導體屬性有所變化,這樣
N型半導體: 摻雜 磷p 由于P +5,相對應原子核外最外層電子有5個,正如大家知道的,外部電子層有 2 4 8的時候是趨于穩定的,(磷原子外層的五個外層電子的其中四個與周圍的半導體原子形成共價鍵,多出的一個電子幾乎不受束縛,較為容易地成為自由電子。)因此大部分P原子在半導體中失去電子,這樣在半導體中就會分布許多電子(-1價),這樣摻雜P原子后的半導體稱為N型半導體;(之后P變成+1價的P離子)
P型半導體: 摻雜 硼B 由于B +3,相對應原子核外最外層電子有3個,易得到電子,硼原子外層的三個外層電子與周圍的半導體原子形成共價鍵的時候,會產生一個“空穴”,這個空穴可能吸引束縛電子來“填充”,對于空穴只是一個名詞,可以理解成極易得到電子的一個單元,稱 +1價;這樣摻雜B原子后的半導體稱為P型半導體;(之后B變成—1價的B離子)
4.PN結
解析:百科這么講“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”,首先大家可以理解成兩塊半導體的結合,P與N 的結合,
漂移,擴散, 多子概念結合上圖
在一塊完整的硅片上,用不同的摻雜工藝使其一邊形成N型半導體,另一邊形成P型半導體,此時兩邊電荷分布相當不均勻,擴散運動使P區空穴往N區運動,N區電子往P區運動,在P區和N區的交界處附近被相互中和掉,使P區一側因失去空穴而留下不能移動的負離子,N區一側因失去電子而留下不能移動的正離子。這樣在兩種半導體交界處逐漸形成由正、負離子組成的空間電荷區(耗盡層)。由于P區一側帶負電,N區一側帶正電,所以出現了方向由N區指向P區的內電場。
當擴散和漂移運動達到平衡后,空間電荷區的寬度和內電場電位就相對穩定下來。此時,有多少個多子擴散到對方,就有多少個少子從對方飄移過來,二者產生的電流大小相等,方向相反。因此,在相對平衡時,流過PN結的電流為0。
動態效果可參考:http://my.tv.sohu.com/us/63363990/55712530.shtml
5.低于二極管,其內部就是一個PN結,下面說下正偏與反偏
內在原理:
電流的阻塞也就是PN結的阻塞,單純的半導體導電效果是相當好的,剛開始沒有PN結,由于擴散運動遠大于漂移運動,當形成呢電長后兩種運動得到了動態平衡,并且形成了PN結,PN結形成的過程中擴散運動,呈現的電流是向右,當內部電場慢慢形成的過程中,少子漂移運動加大,內部電場的形成,是因為N區被中和掉了電子,呈現高電壓(負電荷不夠),P區被中和掉了空穴,呈現低壓(正電荷不夠),當在P端加正電壓,N端加負電壓,這樣電荷可以遠遠不斷的補充過來,所謂的耗盡區也不會有電荷不夠的現象,PN結形成的電場也就被抵消了,擴散運動加大也就形成電流了;那么加反向電壓呢?N接+,P接-。N區的多子(電子)多子擴散運動的阻礙增強,也就差不多沒有電流,或者你可以理解為N區電子被外加電源中和,-電荷更加缺少,呈現內部電壓更大,P區空穴被外加電源中和,呈現負電壓更大,總體內部電場更大,無法導通,或者擊穿,,;
簡單記憶方法:
1,順者昌,逆者亡:
解釋:N的多子是電子,好,你就順著它再給它電子,,,;
2,中和內部電場法:
內電場N+,P-,那么我們就加上P+N—的電壓,來中和掉內電場,中和掉之后你就理解成無摻雜的半導體,導電性就更不要說了 ^_^
草草筆之,還請高手留言,多多批評
總結
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