华中科技大学电信系：《模拟电子技术基础》课程教学资源（PPT电子教案）二极管及其基本电路 3.2 PN结的形成及特性

华中电信系 32PN结的形成及特性 3.2.1载流子的漂移与扩散 322PN结的形成 323PN结的单向导电性 324PN结的反向击穿 325PN结的电容效应 HOME BACKNEXT

3.2 PN结的形成及特性 3.2.2 PN结的形成 3.2.3 PN结的单向导电性 3.2.4 PN结的反向击穿 3.2.5 PN结的电容效应 3.2.1 载流子的漂移与扩散

321载流子的漂移与扩散 华中电信系 漂移运动: 在电场作用引起的载流子的运动称为漂移运动。 扩散运动: 由载流子浓度差引起的载流子的运动称为扩散 运动 HOME BACKNEXT

3.2.1 载流子的漂移与扩散 漂移运动： 在电场作用引起的载流子的运动称为漂移运动。 扩散运动： 由载流子浓度差引起的载流子的运动称为扩散 运动

322PN结的形成 华中电信系 P型 N型 sse⊕⊕⊕⊕ 守⊕⊕⊕⊕⊕ eee⊕⊕⊕ e9899a HOME BACKNEXT

3.2.2 PN结的形成

322PN结的形成 华中电信系 上P型区士空间电荷区一N型区 ee⊕⊕ 6eiG⊕ eIG⊕ 66l⊕ 内电场E 电位 势垒电位 HOME BACKNEXT

3.2.2 PN结的形成

在一块本征半导体两侧通过扩散不同的杂质,信 分别形成N型半导体和P型半导体。此时将在N型半 导体和P型半导体的结合面上形成如下物理过程: 因浓度差 多子的扩散运动→>由杂质离子形成空间电荷区 空间电荷区形成内电场 内电场促使少子漂移 内电场阻止多子扩散 最后,多子的扩散和少子的漂移达到动态平衡。 HOME BACKNEXT

在一块本征半导体两侧通过扩散不同的杂质, 分别形成N型半导体和P型半导体。此时将在N型半 导体和P型半导体的结合面上形成如下物理过程: 因浓度差  空间电荷区形成内电场  内电场促使少子漂移  内电场阻止多子扩散 最后,多子的扩散和少子的漂移达到动态平衡。 多子的扩散运动 由杂质离子形成空间电荷区 

华中电信系 对于P型半导体和N型半导体结合面,离 子薄层形成的空间电荷区称为PN结 在空间电荷区,由于缺少多子,所以也 称耗尽层。 HOME BACKNEXT

对于P型半导体和N型半导体结合面，离 子薄层形成的空间电荷区称为PN结。 在空间电荷区，由于缺少多子，所以也 称耗尽层

323PN结的单向导电性 华中电信系 当外加电压使PN结中P区的电位高于N区的电位,称为加 正向电压,简称正偏;反之称为加反向电压,简称反偏。 (1)PN结加正向电压时 低电阻 P型 大的正向扩散电流 ⊕⊕⊕ 内电场E0 外电场E 电位 原始 后果 10V-V HOME BACKNEXT

3.2.3 PN结的单向导电性 当外加电压使PN结中P区的电位高于N区的电位，称为加 正向电压，简称正偏；反之称为加反向电压，简称反偏。 (1) PN结加正向电压时 • 低电阻 • 大的正向扩散电流

323PN结的单向导电性 华中电信系 当外加电压使PN结中P区的电位高于N区的电位,称为加 正向电压,简称正偏;反之称为加反向电压,简称反偏。 (2)PN结加反向电压时 高电阻 P型 很小的反向漂移电流 ee6囝④⊕ 6e6iG⊕⊕ eeeI④④⊕ 在一定的温度条件下,由本征激 eeel⊕⊕⊕ 发决定的少子浓度是一定的,故少子 内电场E0 形成的漂移电流是恒定的,基本上与 ”外电场ER 电位 后果 所加反向电压的大小无关,这个电流 原始 也称为反向饱和电流。 Vote HOME BACKNEXT

3.2.3 PN结的单向导电性 当外加电压使PN结中P区的电位高于N区的电位，称为加 正向电压，简称正偏；反之称为加反向电压，简称反偏。 (2) PN结加反向电压时 • 高电阻 • 很小的反向漂移电流 在一定的温度条件下，由本征激 发决定的少子浓度是一定的，故少子 形成的漂移电流是恒定的，基本上与 所加反向电压的大小无关，这个电流 也称为反向饱和电流

华中电信系 FN结加正向电压时,呈现低电阻, 具有较大的正向扩散电流; FN结加反向电压时,呈现高电阻, 具有很小的反向漂移电流 由此可以得出结论:FN结具有单 向导电性。 HOME BACKNEXT

PN结加正向电压时，呈现低电阻， 具有较大的正向扩散电流； PN结加反向电压时，呈现高电阻， 具有很小的反向漂移电流。 由此可以得出结论：PN结具有单 向导电性

323PN结的单向导电性 华中电信系 (3)PN结Ⅰ特性表达式 UD/VT = D e 其中 反向偏 正向偏 —反向饱和电流 置特性 置特性 0.5 Vr—温度的电压当量 0.5 1.0℃/V 且在常温下(7300K) PN结的伏安特性 KT =0.026V=26mV T q HOME BACKNEXT

3.2.3 PN结的单向导电性 (3) PN结V-I 特性表达式 其中 PN结的伏安特性 (e 1) / D S D   VT i I v IS ——反向饱和电流 VT ——温度的电压当量 且在常温下（T=300K）   0.026V q kT VT  26 mV