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,並沒有很好的關心下它是什麼原因才有了這樣的電氣屬性,那麼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:
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,在元素週期表中,外部電子數目處於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。
對於為什麼選si,ge,而不是其他的,原因可能是,si,ge資源多,獲取成熟的本徵半導體工藝相對成熟,或者別的原因。
2.本徵半導體?
答:純度99.9...%(小數點後9個9) 矽(si),鍺(ge)
3.什麼是p型半導體,n型半導體?
答:在本徵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 由於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的時候是趨於穩定的,(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,多出的乙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原子後的半導體稱為n型半導體;(之後p變成+1價的p離子)
p型半導體: 摻雜 硼b 由於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,會產生乙個「空穴」,這個空穴可能吸引束縛電子來「填充」,對於空穴只是乙個名詞,可以理解成極易得到電子的乙個單元,稱 +1價;這樣摻雜b原子後的半導體稱為p型半導體;(之後b變成—1價的b離子)
4.pn結
解析:百科這麼講「將p型半導體與n型半導體製作在同一塊半導體(通常是矽或鍺)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
在一塊完整的矽片上,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)。由於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後,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:
5.低於二極體,其內部就是乙個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,由於擴散運動遠大於漂移運動,當形成呢電長後兩種運動得到了動態平衡,並且形成了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;那麼加反向電壓呢?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-,那麼我們就加上p+n—的電壓,來中和掉內電場,中和掉之後你就理解成無摻雜的半導體,導電性就更不要說了 ^_^
PN結是什麼?PN結有什麼特徵?PN結的應用
pn結學習思維導圖 在看接下來的內容之前,我們先看看本文的思維導圖。首先對pn結的定義及原理進行分析。了解原理之後,來分析學習它的特徵,有了原理特徵當然是要應用了。是不是有點晦澀?學習就是要逐漸理解那些晦澀的定義,好了進入主題。我們首先拿出來一塊矽 鍺 片 本徵半導體 靈光一閃我們就在這個矽片上確定...
關於PN結
一直以來,我對pn的形成中的幾個細節耿耿於懷。最近和乙個小夥伴討論後,更加深了認識。對於半導體而言,載流子的概念讓人感到迷糊。對於n型半導體,比如在si基里摻雜p原子,此時p原子外層有9個電子,其中的1個就會比較自由,可以移動,這很好理解。而p型半導體就不怎麼好理解,摻入了b原子後,由於除了4個共價...
PN結的理解
載流子是包括自由電子和空穴的。而空穴所謂的運動方向其實是對於自由電子來說的,與自由電子的方向相反。溫度的公升高會使載流子增加。回答 為了能夠控制導電性。當加入p後與其他的相比較會多出乙個電子,但這個電子很容易掙脫,形成自由電子所以n型半導體的多數載流子是自由電子少數載流子是空穴。回答 少了,因為多數...