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【电工学】第5章-常用电子元器件-5.1PN结的形成

2021-11-28 17:35:00 阅读：249 来源： 互联网

标签：5.1 导电本征电工学载流子半导体空穴 PN

摘要：P型半导体和N半导体接触面区域，少子扩散运动和多子扩散运动达到平衡的区域就是PN节，PN节具有单项导电的作用。

正文：

1、半导体具有热敏、光敏、掺杂特性；

2、杂质半导体的导电特性优于本征半导体；

3、半导体导电由自由电子和空穴共同完成；

4、PN结形成的过程及内部载流子的运动过程

（第1讲 PN结的形成）

1.1 半导体及其特点

1、物质按导电能力分类：

1.2半导体的特性

1、半导体：导电能力介于导体和绝缘体之间的物质

2、半导体的特性：（1）热敏、（2）光敏、（3）掺杂特性

3、常用于制造半导体的材料有：（1）硅（Si）、（2）锗（Ge）、（3）砷化镓（GaAs）

1.3半导体的种类：本征半导体、杂质半导体

1、本征半导体：完全纯净的半导体

（1）常见的有：硅（Si）、锗（Ge）

本征半导体

硅、锗原子结构（四价简化模型）

（2）本征半导体的原子结构排列

本征半导体的原子结构排列

（3）本征激发

半导体内存在两种电流：

自由电子做定向运动形成的电子电流，即电子导电；

价电子递补空穴形成的空穴电流，即空穴导电；

这是半导体导电的最大特点，也是半导体导电与金属导电在原理上的本质区别。

半导体导电的两种方式

2、杂质半导体：在本征半导体中掺杂其他的微量元素

（1）掺入五价元素，如磷（P），掺杂后，半导体中自由电子的数目大量增加，自由电子导电成为此种半导体的主要导电方式，一般称为电子型半导体，或N型半导体。

电子型半导体，或N型半导

（2）掺入三价元素，如硼（B），掺杂后，半导体中空穴的数目大量增加，空穴导电成为此种半导体的主要导电方式，一般称为空穴半导体，或P型半导体。

空穴半导体，或P型半导体

1.4 PN结的形成

1、当把P型半导体和N型半导体直接、紧密的结合在一起之后，P型半导体和N型半导体的多数载流子和少数载流子都会发生运动。

首先，由于P型半导体和N型半导体中的自由电子与空穴的浓度不同，载流子会从浓度较高的地方向浓度较低的地方运动，因此在两种半导体的结合部，P区内高浓度的空穴越过了结合部向N区扩散，去与N区的自由电子附和；同理N区内的高浓度自由电子越过结合部，向P区扩散，与P区空穴附和。这种多数载流子因浓度的差异而产生的运动，称为多子的扩散运动。

这种运动产生了两个结果，第一，由于N区失去了电子，而P区又失去了空穴，所以N区带正点，P区带负电，因此会在结合部形成一个空间电荷区，我们称这个空间电荷区为PN结。第二，在空间电荷区内，即在PN结上，形成了一个内电场 $E$ ，内电场的方向是由N区指向P区，其次，随着扩散运动的进行，空间电荷区会逐渐边宽（假设扩大到虚线处），内电场 $E$ 也变得越来越强，内电场对多数载流子的扩散运动将起到阻碍的作用。但对少数载流子来说，在内电场的作用下，P区中的少数载流子（即自由电子）非常容易渡过空间电荷区进入N区，而N区中的少数载流子（即空穴）也非常容易渡过空间电荷区进入P区，这种少数载流子在内电场作用下的运动，称为少子漂移运动。

当PN结无外加电压时（即PN结处于自由状态下），扩散（多子的扩散运动）和漂移（少子漂移运动）运动在一定条件下达到了动态平衡，从而空间电荷区的宽度处于一个相对稳定的状态，这个空间电荷区一般称为PN结。而上述过程就是PN结的形成过程。

PN结的形成过程

注解，

（1）载流子：不论是N型半导体中的自由电子，还是P型半导体中的空穴，它们都参与导电，统称为“载流子”.“载流子”导电是半导体所特有的。

载流子_百度百科 baike.baidu.com/item/%E8%BD%BD%E6%B5%81%E5%AD%90/7163305?fr=aladdin

（2）多数载流子：多子，即多数载流子，是半导体物理的概念。半导体材料中有电子和空穴两种载流子。如果在半导体材料中某种载流子占大多数，导电中起到主要作用，则称它为多子。多子浓度主要由掺杂浓度决定，受温度影响较小。

多子_百度百科 baike.baidu.com/item/%E5%A4%9A%E5%AD%90/9372478?fromtitle=%E5%A4%9A%E6%95%B0%E8%BD%BD%E6%B5%81%E5%AD%90&fromid=7146127&fr=aladdin

（3）少数载流子：少数载流子即非平衡载流子，对于p型半导体来说便是其中的电子，对于n型半导体来说便是其中的空穴。

少数载流子_百度百科 baike.baidu.com/item/%E5%B0%91%E6%95%B0%E8%BD%BD%E6%B5%81%E5%AD%90/9093290?fr=aladdin

标签：5.1,导电,本征,电工学,载流子,半导体,空穴,PN
来源： https://www.cnblogs.com/cdaniu/p/15615759.html