電子產(chǎn)業(yè)一站式賦能平臺(tái)

PCB聯(lián)盟網(wǎng)

搜索
查看: 49|回復(fù): 0
收起左側(cè)

二極管PN結(jié)形成

[復(fù)制鏈接]
跳轉(zhuǎn)到指定樓層
樓主
匿名  發(fā)表于 2021-11-16 14:45:00 |只看大圖 回帖獎(jiǎng)勵(lì) |倒序?yàn)g覽 |閱讀模式
我們上一次說(shuō)了將半導(dǎo)體制作成本征半導(dǎo)體的目的就是為了能有效的控制半導(dǎo)體的特性為我們所用,那我們今天就來(lái)講一下我們用本征半導(dǎo)體能做成什么東西。
首先接觸過(guò)電子行業(yè)的人都會(huì)知道,我們電路是由電子元器件構(gòu)成的,而電子元器件中最基礎(chǔ)的元器件莫過(guò)于電阻、電容、電感、二極管、三極管等等。
而其中的二極管和三極管我們可以使用本征半導(dǎo)體進(jìn)行加工后制作而成,首先我們知道二極管簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是一個(gè)PN結(jié),而三極管相當(dāng)于兩個(gè)PN結(jié),所以我們?nèi)绻胍玫蕉䴓O管或者三極管,那么我們首先要制作出PN結(jié)。
我們上次說(shuō)了本征半導(dǎo)體是可控的,所以我們可以在本征半導(dǎo)體內(nèi)摻入一定的雜質(zhì),從而形成我們需要的P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體,我們可以將這類(lèi)型的半導(dǎo)體稱(chēng)為雜質(zhì)半導(dǎo)體。
那么就肯定有人要問(wèn),要怎么操作才能得到P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體。
如果我們要得到一個(gè)N型半導(dǎo)體,那么我們一般是在本征半導(dǎo)體內(nèi)摻入5價(jià)的元素,一般我們使用的是磷(P)元素,摻入磷元素后,在形成共價(jià)鍵后,周?chē)多出一個(gè)自由電子,如下圖所示:


N型半導(dǎo)體
你摻入的磷元素越多,自由電子剩余的越多,也就是自由電子的濃度越大,這樣我們就可以制作出我們可以控制的N型半導(dǎo)體。
而如果你要制作P型半導(dǎo)體,那么就要在本征半導(dǎo)體內(nèi)摻入3價(jià)的元素,一般我們是摻入硼元素(B),你摻入一個(gè)硼元素,那么就會(huì)多出一個(gè)空穴,如下圖所示:


P型半導(dǎo)體
同理,你摻入的元素越多,空穴濃度也就會(huì)相應(yīng)的提高,摻入一定數(shù)量的元素后你就可以得到一個(gè)可控的P型半導(dǎo)體。
有了P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體,我們就可以采用自然界中的一個(gè)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)來(lái)制作成PN結(jié),所謂的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)就是我們自然界中的所有物質(zhì)都有一個(gè)特性,那就是會(huì)因?yàn)闈舛炔疃a(chǎn)生從濃度高的地方往濃度低的地方運(yùn)動(dòng),稱(chēng)為擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。
我們的PN結(jié)主要原理就是采用擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的,我們是在一個(gè)材料上,采用擴(kuò)散的工藝得到一個(gè)P區(qū),然后在同一個(gè)材料上,用擴(kuò)散的工藝得到一個(gè)N區(qū),如下圖所示:

PN結(jié)內(nèi)部結(jié)構(gòu)
我們可以看到P區(qū)空穴的濃度高于N區(qū),而N區(qū)的自由電子濃度高于P區(qū),這樣就會(huì)產(chǎn)生空穴由P向N擴(kuò)散,自由電子由N向P擴(kuò)散,從而導(dǎo)致的結(jié)果就是在接觸面的地方P區(qū)會(huì)缺少空穴,而N區(qū)會(huì)缺少自由電子,這樣在接觸面附近就剩下不能移動(dòng)的離子存在了,也就會(huì)構(gòu)成內(nèi)電場(chǎng),內(nèi)電場(chǎng)形成后會(huì)阻止擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的進(jìn)行;而且內(nèi)電場(chǎng)會(huì)讓空穴從N區(qū)向P區(qū)運(yùn)動(dòng),自由電子會(huì)從P區(qū)向N區(qū)運(yùn)動(dòng)。
經(jīng)過(guò)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)和內(nèi)電場(chǎng)的漂移運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的結(jié)果,會(huì)產(chǎn)生一個(gè)空間電荷區(qū),當(dāng)參與擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)和漂移運(yùn)動(dòng)的載流子數(shù)目相同后,我們稱(chēng)之為動(dòng)態(tài)平衡后(簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是自由電子從N區(qū)到P區(qū)數(shù)量和從P區(qū)回N區(qū)的數(shù)量相同,且空穴從P區(qū)移動(dòng)到N區(qū)的數(shù)量和N區(qū)回到P區(qū)的數(shù)量相等時(shí)),那么就會(huì)形成一個(gè)PN結(jié),如下圖所示。

PN結(jié)形成
PN結(jié)形成后會(huì)有獨(dú)特的導(dǎo)電性能,如果我們?cè)赑N結(jié)上加正向電壓,,也就是我們俗稱(chēng)的正向接法和正向偏置,是將正電壓接到P區(qū),這個(gè)時(shí)候空間電荷區(qū)會(huì)變窄,擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)會(huì)加劇,從而形成擴(kuò)散電流,這個(gè)時(shí)候PN結(jié)處于導(dǎo)通狀態(tài),在我們電路組建時(shí),都會(huì)加一個(gè)限流電阻,這個(gè)電阻是為了保護(hù)PN結(jié)不會(huì)擊穿。
如果我們?cè)赑N結(jié)接一個(gè)反向電壓, 那么空間電荷區(qū)就會(huì)變寬,阻止了擴(kuò)散運(yùn)動(dòng), 這樣就有利于漂移運(yùn)動(dòng),形成漂移電流,因?yàn)檫@個(gè)漂移運(yùn)動(dòng)的電流很小,所以我們可以近似認(rèn)為是截止?fàn)顟B(tài)。
這個(gè)就是我們一直說(shuō)的PN結(jié)具有單向?qū)щ娦,?jiǎn)單的說(shuō)就是正接導(dǎo)通,反接截止。
回復(fù)

使用道具

發(fā)表回復(fù)

本版積分規(guī)則


聯(lián)系客服 關(guān)注微信 下載APP 返回頂部 返回列表