二極管pn結(jié)形成過(guò)程圖文詳解-KIA MOS管

PN結(jié)

P（Positive）型和N（Negative）型可根據(jù)它們的載流子（載流子說(shuō)得比較學(xué)術(shù)，其實(shí)就是導(dǎo)體里面能流動(dòng)的帶電粒子，為電子或者是空穴，空穴可以看作是帶正電的電子）來(lái)區(qū)分。對(duì)半導(dǎo)體材料（一般應(yīng)該是硅Si）參入不同的雜質(zhì)，就可以形成P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體。P型半導(dǎo)體里面能夠流動(dòng)的粒子是空穴，N型半導(dǎo)體里面能夠流動(dòng)的粒子是電子。

結(jié)構(gòu)如下圖所示，P型半導(dǎo)體中的大紅圓是負(fù)離子，由于材料的性質(zhì)，它是不可移動(dòng)的，而其中的小綠圓（空穴），是可移動(dòng)的，這一點(diǎn)很重要，請(qǐng)務(wù)必記??；同理N型半導(dǎo)體，它里面的大綠圓（正離子）不可自由移動(dòng)，而小紅圓（電子）可自由移動(dòng)。

PN結(jié)是半導(dǎo)體器件中的一個(gè)基本結(jié)構(gòu)，它由P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體緊密接觸并相互結(jié)合在一起形成。P型半導(dǎo)體富含空穴（正電荷載體），是通過(guò)摻入受主雜質(zhì)原子得到的；而N型半導(dǎo)體富含自由電子（負(fù)電荷載體），是通過(guò)摻入施主雜質(zhì)原子獲得的。當(dāng)這兩種不同類(lèi)型的半導(dǎo)體材料接觸時(shí)，會(huì)在它們的交界區(qū)域形成一個(gè)特殊的區(qū)域，稱為PN結(jié)。

PN結(jié)形成

當(dāng)P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體接合在一起時(shí)，由于P型半導(dǎo)體中的空穴濃度較高，而N型半導(dǎo)體中的電子濃度較高，因此會(huì)形成擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，并且P型半導(dǎo)體中的空穴將向其濃度較低的方向移動(dòng)。 N型半導(dǎo)體的電子也會(huì)擴(kuò)散到其濃度低的地方，從而擴(kuò)散到P型區(qū)域。這樣，不能自由移動(dòng)的負(fù)離子留在P型區(qū)，不能自由移動(dòng)的正離子留在N型區(qū)，一正一負(fù)，形成從左到右的內(nèi)電場(chǎng)PN結(jié)內(nèi)部。這個(gè)內(nèi)部電場(chǎng)基本上反映了PN結(jié)的工作特性。還有一點(diǎn)需要注意的是，PN結(jié)只是部分帶電，即P型區(qū)帶負(fù)電，N型區(qū)帶正電，但它們是中和的，整體呈中性。

PN結(jié)的形成過(guò)程

在雜質(zhì)半導(dǎo)體中，正電荷和負(fù)電荷的數(shù)量相等，它們的作用相互抵消，從而保持電中性。

1、載流子濃度差產(chǎn)生的倍數(shù)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)

P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體結(jié)合后，在它們的結(jié)處出現(xiàn)電子和空穴的濃度差。 N型區(qū)電子多空穴少，P型區(qū)空穴多電子少。這樣，許多電子和空穴必須從高濃度擴(kuò)散到低濃度。因此，一些電子必須從N型區(qū)擴(kuò)散到P型區(qū)，而一些空穴必須從P型區(qū)擴(kuò)散到N型區(qū)。

2、電子和空穴復(fù)合形成空間電荷區(qū)

電子和空穴具有相反的電荷，它們?cè)跀U(kuò)散過(guò)程中會(huì)重新結(jié)合（中和），導(dǎo)致P區(qū)和N區(qū)原有的電中性被破壞。 P 區(qū)失去空穴會(huì)留下帶負(fù)電的離子，N 區(qū)失去電子會(huì)留下帶正電的離子。這些離子由于材料結(jié)構(gòu)的關(guān)系而不能移動(dòng)，因此被稱為空間電荷，它們集中在P區(qū)和N區(qū)的界面附近，形成薄薄的空間電荷區(qū)，這就是所謂的PN交界處。

3、空間電荷區(qū)產(chǎn)生的內(nèi)部電場(chǎng)E阻止多個(gè)粒子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。

由于正負(fù)電荷之間的相互作用，在空間電荷區(qū)中形成電場(chǎng)，其方向是從帶正電的N區(qū)到帶負(fù)電的P區(qū)，因?yàn)殡妶?chǎng)是在半導(dǎo)體內(nèi)部形成的。影響載流子擴(kuò)散，故稱為內(nèi)電場(chǎng)。由于內(nèi)部電場(chǎng)的方向與電子的擴(kuò)散方向相同而與空穴的擴(kuò)散方向相反，因此阻止了載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。

綜上所述，PN結(jié)內(nèi)載流子運(yùn)動(dòng)有兩種。一是多數(shù)載流子克服電場(chǎng)阻力的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)；另一種是少數(shù)載流子在內(nèi)電場(chǎng)作用下的漂移運(yùn)動(dòng)。因此，只有當(dāng)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)和漂移運(yùn)動(dòng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，空間電荷區(qū)的寬度和內(nèi)建電場(chǎng)才能相對(duì)穩(wěn)定。由于兩種運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的電流方向相反，因此在沒(méi)有外加電場(chǎng)或其他因素的情況下，PN結(jié)中不存在宏觀電流。

聯(lián)系方式：鄒先生

聯(lián)系電話：0755-83888366-8022

手機(jī)：18123972950（微信同號(hào)）

QQ：2880195519

聯(lián)系地址：深圳市福田區(qū)金田路3037號(hào)金中環(huán)國(guó)際商務(wù)大廈2109

請(qǐng)搜微信公眾號(hào):“KIA半導(dǎo)體”或掃一掃下圖“關(guān)注”官方微信公眾號(hào)

請(qǐng)“關(guān)注”官方微信公眾號(hào):提供  MOS管  技術(shù)幫助

免責(zé)聲明：本網(wǎng)站部分文章或圖片來(lái)源其它出處，如有侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系刪除。