PN结的工作原理及形成原理

pn结的工作原理 如果将pn结加正向电压,即p区接正极,n区接负极,如右图所示。由于外加电压的电场方向和pn结内电场方向相反。在外电场的作用下,内电场将会被削弱,使得阻挡层变窄,扩散运动因此增强。这样多数载流子将在外电场力的驱动下源源不断地通过pn结,形成较大的扩散电流,称为正向电流。
由此可见pn结正向导电时,其电阻是很小的。
如果pn结加反向电压,如右图所示,此时,由于外加电场的方向与内电场一致,增强了内电场,多数载流子扩散运动减弱,没有正向电流通过pn结,只有少数载流子的漂移运动形成了反向电流。由于少数载流子为数很少,故反向电流是很微弱的。
因此,pn结在反向电压下,其电阻是很大的。
由以上分析可以得知:
pn结通过正向电压时可以导电,常称为导通;而加反向电压时不导电,常称为截止。这说明:pn结具有单向导电性。
pn结的形成原理 关于二极管的原理来自于pn结,下图为本征半导体:
1.空穴与电子
动画中空穴是红的,电子是蓝的,其实我一直对空穴这个概念很抵触,因为从这个动画上来看空穴是不动的。但讲pn结、三极管的时候都会把空穴当成运动的载流子,虽然似乎也不是很难理解。
p型半导体空穴多,容易吸引电子但原子核电荷不够,会形成负电荷。
n型半导体电子多,电子容易逃跑且原子核电荷太多,会形成正电荷。
2.pn结
p(positive)型半导体和n(negative)型半导体构成pn结以后,会扩散出一个内电场,也叫pn结、阻挡层、耗尽层、空间电荷区。
电子受到电场力作用会漂移向n级,但n级电子太多,还是会向p级扩散。两种运动形成了动态平衡,当然,不一定会像下面这个动画一样形成稳定的环形电流。
3.正向偏置
电源正极接p,负极接n,电荷会重新分布
因为载流子多而且pn结窄,所以会形成比较大的电流。
4.反向偏置
电源正极接n,负极接p,电荷也会重新分布
因为载流子少而且pn结太宽,所以电流会很小。

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