固体物理论文2

P型、N型半导体由于分别含有较高浓度的“空穴”和自由电子,存在浓度梯度,所以二者之间将产生扩散运动。即:

自由电子由N型半导体向P型半导体的方向扩散

空穴由P型半导体向N型半导体的方向扩散

载流子经过扩散的过程后,扩散的自由电子和空穴相互结合,使得原有的N型半导体的自由电子浓度减少,同时原有P型半导体的空穴浓度也减少。在两种半导体中间位置形成一个由N型半导体指向P型半导体的电场,成为“内电场”。 在内电场形成以后,载流子的扩散运动和漂移运动互相制约,最后达到动态平衡。

三、PN结的单向导电性

PN结具有单向导电性,若外加电压使电流从P区流到N区,PN结呈低阻性,所以电流大;反之是高阻性,电流小。

如果外加电压使:

PN结P区的电位高于N区的电位称为加正向电压,简称正偏; PN结P区的电位低于N区的电位称为加反向电压,简称反偏。

(1) PN结加正向电压时的导电情况

外加的正向电压有一部分降落在PN结区,方向与PN结内电场方向相反,削弱了内电场。于是,内电场对多子扩散运动的阻碍减弱,扩散电流加大。扩散电流远大于漂移电流,可忽略漂移电流的影响,PN结呈现低阻性。

(2) PN结加反向电压时的导电情况

外加的反向电压有一部分降落在PN结区,方向与PN结内电场方向相同,加强了内电场。内电场对多子扩散运动的阻碍增强,扩散电流大大减小。此时PN结区的少子在内电场作用下形成的漂移电流大于扩散电流,可忽略扩散电流,PN结呈现高阻性。

在一定的温度条件下,由本征激发决定的少子浓度是一定的,故少子形成的漂移电流是恒定的,基本上与所加反向电压的大小无关,这个电流也称为反向饱和电流。

PN结加正向电压时,呈现低电阻,具有较大的正向扩散电流;PN结加反向电压时,呈现高电阻,具有很小的反向漂移电流。由此可以得出结论:PN结具有单向导电性。

四、PN结的电容效应

PN结具有一定的电容效应,它由两方面的因素决定。一是势垒电容CB ,二是扩散电容CD 。

(1) 势垒电容CB

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