PN結(jié)的單向?qū)щ娦?/h1>

發(fā)布時(shí)間:2011/11/2 10:41:47 訪問(wèn)次數(shù):7545

     處于平衡狀態(tài)下的PN結(jié)沒(méi)有實(shí)用的價(jià)值，PN結(jié)的實(shí)用價(jià)值只有在PN結(jié)上外加電壓時(shí)才能顯示出來(lái)。
    1．外加正向偏置電壓
    電路如圖1-8所示，P型半導(dǎo)體接高電位，N型半導(dǎo)體接低電位，這種連接方式下的PN結(jié)稱為正向偏置（簡(jiǎn)稱正偏）。當(dāng)PN結(jié)處在正向偏置時(shí)，外電場(chǎng)和內(nèi)電場(chǎng)的方向相反。在外電場(chǎng)的作用下，P區(qū)的空穴和N區(qū)的電子都要向空間電荷區(qū)移動(dòng)，進(jìn)入空間電荷醫(yī)的電子和空穴分別和原有的一部分正、負(fù)離子中和，打破了空間電荷區(qū)的平衡狀態(tài)，使空間電荷區(qū)的電荷量減少，空間電荷區(qū)變窄，內(nèi)電場(chǎng)相應(yīng)的被削弱。此時(shí)有利于P區(qū)多子空穴和N區(qū)的多子電子向相鄰的區(qū)域擴(kuò)散，并形成擴(kuò)散電流，即PN結(jié)的正向電流。在一定范圍內(nèi)，正向電流隨著外電場(chǎng)的增強(qiáng)而增大，此時(shí)的PN結(jié)呈現(xiàn)出低電阻值，PN結(jié)處于導(dǎo)通狀態(tài)。PN結(jié)正向?qū)〞r(shí)的壓降很小，理想情況下，可認(rèn)為PN結(jié)正向?qū)〞r(shí)的電阻為0W，所以導(dǎo)通時(shí)的壓降也為OV。PN結(jié)的正向電流包含空穴電流和電子電流兩部分，外電源不斷向半導(dǎo)體提供電荷，使電路中的電流得以維持。圖1-8所示正向電流的大小主要由外加電壓U和電阻R的大小來(lái)決定。

                    
    2．外加反向偏置電壓
    在PN結(jié)上外加反向電壓時(shí)的電路如圖1-9所示， RTL8139DL處在這種連接方式下的PN結(jié)稱為反向偏置（簡(jiǎn)稱反偏）。當(dāng)PN結(jié)處在反向偏置時(shí)，P型半導(dǎo)體接低電位，N型半導(dǎo)體接高電位。此時(shí)，外電場(chǎng)和內(nèi)電場(chǎng)的方向相同，PN結(jié)內(nèi)部擴(kuò)散和漂移運(yùn)動(dòng)的平衡被打破。P區(qū)的空穴和N區(qū)的電子由于外電場(chǎng)的作用都將背離空間電荷區(qū)，結(jié)果使空間電荷量增加，空間電荷區(qū)加寬，內(nèi)電場(chǎng)加強(qiáng)，內(nèi)電場(chǎng)的加強(qiáng)進(jìn)一步阻礙了多數(shù)載流子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的進(jìn)行，但這對(duì)少數(shù)載流子的漂移運(yùn)動(dòng)卻有利，少數(shù)載流子的漂移運(yùn)動(dòng)所形成的電流稱為PN結(jié)的反向電流。少數(shù)載流子的數(shù)目有限，在一定范圍內(nèi)，反向電流極微小，稱為反向飽和電流，用符號(hào)Is來(lái)表示。反向偏置時(shí)的PN結(jié)呈高電阻態(tài)，理想情況下，反向電阻為∞，此時(shí)PN緒的反向電流為0，PN結(jié)不導(dǎo)電，即PN結(jié)處于截止的狀態(tài)。由于少數(shù)載流子與半導(dǎo)體的本征激發(fā)有關(guān)，本征激發(fā)與溫度有關(guān)，所以PN結(jié)的反向飽和電流會(huì)隨著溫度的上升而增大。

                 
    可見(jiàn)，PN結(jié)的導(dǎo)電能力與加在PN結(jié)上電壓的極性有關(guān)。當(dāng)外加電壓使PN結(jié)處在正向偏置時(shí)，PN結(jié)會(huì)導(dǎo)電；當(dāng)外加電壓使PN結(jié)處在反向偏置時(shí)，PN結(jié)不導(dǎo)電。PN結(jié)的這種導(dǎo)電特性稱為PN結(jié)的單向?qū)щ娦浴?BR>    3．PN結(jié)的伏一安特性曲線
    PN結(jié)電流和電壓的約束關(guān)系不像電阻元件那樣是線性的關(guān)系，而是非線性的關(guān)系，具有這種特性的元件稱為非線性元件。非線性元件電流和電壓的約束關(guān)系不能用歐姆定律來(lái)描述，必須用伏一安特性曲線來(lái)描述。
    實(shí)驗(yàn)測(cè)得PN結(jié)的伏一安特性曲線如圖1-10所示。其中u>0的部分稱為正向特性，u<0的部分稱為反向特性。當(dāng)反向電壓超過(guò)U_BR后，PN結(jié)的反向電流急劇增加，這種現(xiàn)象稱為PN結(jié)反向擊穿。

                  
    PN結(jié)的反向擊穿有雪崩擊穿和齊鈉擊穿兩種。當(dāng)摻雜濃度比較高時(shí)，擊穿通常為齊納擊穿；當(dāng)摻雜濃度比較低時(shí)，擊穿通常為雪崩擊穿。無(wú)論哪種擊穿，若對(duì)電流不加以限制，都可能造成PN結(jié)的永久性損壞。

     處于平衡狀態(tài)下的PN結(jié)沒(méi)有實(shí)用的價(jià)值，PN結(jié)的實(shí)用價(jià)值只有在PN結(jié)上外加電壓時(shí)才能顯示出來(lái)。
    1．外加正向偏置電壓
    電路如圖1-8所示，P型半導(dǎo)體接高電位，N型半導(dǎo)體接低電位，這種連接方式下的PN結(jié)稱為正向偏置（簡(jiǎn)稱正偏）。當(dāng)PN結(jié)處在正向偏置時(shí)，外電場(chǎng)和內(nèi)電場(chǎng)的方向相反。在外電場(chǎng)的作用下，P區(qū)的空穴和N區(qū)的電子都要向空間電荷區(qū)移動(dòng)，進(jìn)入空間電荷醫(yī)的電子和空穴分別和原有的一部分正、負(fù)離子中和，打破了空間電荷區(qū)的平衡狀態(tài)，使空間電荷區(qū)的電荷量減少，空間電荷區(qū)變窄，內(nèi)電場(chǎng)相應(yīng)的被削弱。此時(shí)有利于P區(qū)多子空穴和N區(qū)的多子電子向相鄰的區(qū)域擴(kuò)散，并形成擴(kuò)散電流，即PN結(jié)的正向電流。在一定范圍內(nèi)，正向電流隨著外電場(chǎng)的增強(qiáng)而增大，此時(shí)的PN結(jié)呈現(xiàn)出低電阻值，PN結(jié)處于導(dǎo)通狀態(tài)。PN結(jié)正向?qū)〞r(shí)的壓降很小，理想情況下，可認(rèn)為PN結(jié)正向?qū)〞r(shí)的電阻為0W，所以導(dǎo)通時(shí)的壓降也為OV。PN結(jié)的正向電流包含空穴電流和電子電流兩部分，外電源不斷向半導(dǎo)體提供電荷，使電路中的電流得以維持。圖1-8所示正向電流的大小主要由外加電壓U和電阻R的大小來(lái)決定。

                    
    2．外加反向偏置電壓
    在PN結(jié)上外加反向電壓時(shí)的電路如圖1-9所示， RTL8139DL處在這種連接方式下的PN結(jié)稱為反向偏置（簡(jiǎn)稱反偏）。當(dāng)PN結(jié)處在反向偏置時(shí)，P型半導(dǎo)體接低電位，N型半導(dǎo)體接高電位。此時(shí)，外電場(chǎng)和內(nèi)電場(chǎng)的方向相同，PN結(jié)內(nèi)部擴(kuò)散和漂移運(yùn)動(dòng)的平衡被打破。P區(qū)的空穴和N區(qū)的電子由于外電場(chǎng)的作用都將背離空間電荷區(qū)，結(jié)果使空間電荷量增加，空間電荷區(qū)加寬，內(nèi)電場(chǎng)加強(qiáng)，內(nèi)電場(chǎng)的加強(qiáng)進(jìn)一步阻礙了多數(shù)載流子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的進(jìn)行，但這對(duì)少數(shù)載流子的漂移運(yùn)動(dòng)卻有利，少數(shù)載流子的漂移運(yùn)動(dòng)所形成的電流稱為PN結(jié)的反向電流。少數(shù)載流子的數(shù)目有限，在一定范圍內(nèi)，反向電流極微小，稱為反向飽和電流，用符號(hào)Is來(lái)表示。反向偏置時(shí)的PN結(jié)呈高電阻態(tài)，理想情況下，反向電阻為∞，此時(shí)PN緒的反向電流為0，PN結(jié)不導(dǎo)電，即PN結(jié)處于截止的狀態(tài)。由于少數(shù)載流子與半導(dǎo)體的本征激發(fā)有關(guān)，本征激發(fā)與溫度有關(guān)，所以PN結(jié)的反向飽和電流會(huì)隨著溫度的上升而增大。

                 
    可見(jiàn)，PN結(jié)的導(dǎo)電能力與加在PN結(jié)上電壓的極性有關(guān)。當(dāng)外加電壓使PN結(jié)處在正向偏置時(shí)，PN結(jié)會(huì)導(dǎo)電；當(dāng)外加電壓使PN結(jié)處在反向偏置時(shí)，PN結(jié)不導(dǎo)電。PN結(jié)的這種導(dǎo)電特性稱為PN結(jié)的單向?qū)щ娦浴?BR>    3．PN結(jié)的伏一安特性曲線
    PN結(jié)電流和電壓的約束關(guān)系不像電阻元件那樣是線性的關(guān)系，而是非線性的關(guān)系，具有這種特性的元件稱為非線性元件。非線性元件電流和電壓的約束關(guān)系不能用歐姆定律來(lái)描述，必須用伏一安特性曲線來(lái)描述。
    實(shí)驗(yàn)測(cè)得PN結(jié)的伏一安特性曲線如圖1-10所示。其中u>0的部分稱為正向特性，u<0的部分稱為反向特性。當(dāng)反向電壓超過(guò)U_BR后，PN結(jié)的反向電流急劇增加，這種現(xiàn)象稱為PN結(jié)反向擊穿。

                  
    PN結(jié)的反向擊穿有雪崩擊穿和齊鈉擊穿兩種。當(dāng)摻雜濃度比較高時(shí)，擊穿通常為齊納擊穿；當(dāng)摻雜濃度比較低時(shí)，擊穿通常為雪崩擊穿。無(wú)論哪種擊穿，若對(duì)電流不加以限制，都可能造成PN結(jié)的永久性損壞。

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