PN 結的形成及特性
PN結的形成
?。?)當P型半導體和N型半導體結合在一起時,由于交界面處存在 載流子濃度的差異 ,這樣電子和空穴都要 從濃度高的地方向濃度低的地方擴散 。但是,電子和空穴都是帶電的,它們擴散的結果就使P區(qū)和N區(qū)中原來的電中性條件破壞了。P區(qū)一側因失去空穴而留下不能移動的負離子,N區(qū)一側因失去電子而留下不能移動的正離子。這些不能移動的帶電粒子通常稱為 空間電荷 ,它們集中在P區(qū)和N區(qū)交界面附近,形成了一個很薄的空間電荷區(qū),這就是我們所說的 PN結 。
圖(1)濃度差使載流子發(fā)生擴散運動
(2)在這個區(qū)域內,多數載流子已擴散到對方并復合掉了,或者說消耗殆盡了,因此,空間電荷區(qū)又稱為 耗盡層 。
(3)P區(qū)一側呈現負電荷,N區(qū)一側呈現正電荷,因此空間電荷區(qū)出現了方向由N區(qū)指向P區(qū)的電場,由于這個電場是載流子擴散運動形成的,而不是外加電壓形成的,故稱為 內電場 。
圖(2)內電場形成
?。?)內電場是由多子的擴散運動引起的,伴隨著它的建立將帶來兩種影響:一是 內電場將阻礙多子的擴散 ,二是P區(qū)和N區(qū)的少子一旦靠近PN結,便在內電場的作用下漂移到對方, 使空間電荷區(qū)變窄 。
?。?)因此, 擴散運動使空間電荷區(qū)加寬,內電場增強,有利于少子的漂移而不利于多子的擴散;而漂移運動使空間電荷區(qū)變窄,內電場減弱,有利于多子的擴散而不利于少子的漂移。
當擴散運動和漂移運動達到動態(tài)平衡時,交界面形成穩(wěn)定的空間電荷區(qū),即 PN結處于動態(tài)平衡 。
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