PN结的构成及运用电路
1.PN结的构成
(1)当P型半导体和N型半导体结合在一起时,因为交界面处存在 载流子浓度的差异 ,这样电子和空穴都要 从浓度高的当地向浓度低的当地分散 。可是,电子和空穴都是带电的,它们分散的成果就使P区和N区中本来的电中性条件破坏了。P区一侧因失掉空穴而留下不能移动的负离子,N区一侧因失掉电子而留下不能移动的正离子。这些不能移动的带电粒子一般称为 空间电荷 ,它们会集在P区和N区交界面邻近,构成了一个很薄的空间电荷区,这便是咱们所说的 PN结 。
图(1)浓度差使载流子发作分散运动
(2)在这个区域内,大都载流子已分散到对方并复合掉了,或者说耗费殆尽了,因而,空间电荷区又称为 耗尽层 。
(3)P区一侧呈现负电荷,N区一侧呈现正电荷,因而空间电荷区呈现了方向由N区指向P区的电场,因为这个电场是载流子分散运动构成的,而不是外加电压构成的,故称为 内电场 。
图(2)内电场构成
(4)内电场是由多子的分散运动引起的,伴随着它的树立将带来两种影响:一是 内电场将阻止多子的分散 ,二是P区和N区的少子一旦接近PN结,便在内电场的效果下漂移到对方, 使空间电荷区变窄 。
(5)因而, 分散运动使空间电荷区加宽,内电场增强,有利于少子的漂移而不利于多子的分散;而漂移运动使空间电荷区变窄,内电场削弱,有利于多子的分散而不利于少子的漂移。
当分散运动和漂移运动到达动态平衡时,交界面构成安稳的空间电荷区,即 PN结处于动态平衡 s。
2.PN结的单向导电性
(1) 外加正向电压 (正偏)
在外电场效果下,多子将向PN结移动,成果使空间电荷区变窄,内电场被削弱,有利于多子的分散而不利于少子的漂移,分散运动起首要效果。成果,P区的多子空穴将连绵不断的流向N区,而N区的多子自由电子亦不断流向P区,这两股载流子的活动就构成了PN结的正向电流。
(2) 外加反向电压 (反偏)
在外电场效果下,多子将违背PN结移动,成果使空间电荷区变宽,内电场被增强,有利于少子的漂移而不利于多子的分散,漂移运动起首要效果。漂移运动发生的漂移电流的方向与正向电流相反,称为反向电流。 因少子浓度很低,反向电流远小于正向电流 。
当温度一守时,少子浓度必定,反向电流简直不随外加电压而改变,故称为 反向饱和电流 。
3.二极管的根本运用电路
(1)限幅电路—运用二极管的单向导电性和导通后两头电压根本不变的特色组成。
(2)箝位电路—将输出电压箝位在必定数值上。
注:黑色—输入信号,蓝色—输出信号,波形为用EWB仿真成果。