pn結(jié)的基本特性是什么
1、正向?qū)ǎ聪蚪刂埂.?dāng)正向電壓達(dá)到一定值時(硅管0.7伏,鍺管0.3伏)左右時,電流隨電壓成指數(shù)變化。與電阻相比它是具有非線性特性的,因此它的特性曲線一般是非線性的。
2、有兩種載流子,即電子和空穴。
3、受溫度影響比較大,因?yàn)闇囟茸兓绊戄d流子的運(yùn)動速度以及本征激發(fā)的程度,因此設(shè)計(jì)或者運(yùn)用時常需要考慮溫度問題。
PN結(jié)的擊穿特性
如圖所示,當(dāng)加在PN結(jié)上的反向電壓增加到一定數(shù)值時,反向電流突然急劇增大,PN結(jié)產(chǎn)生電擊穿—這就是PN結(jié)的擊穿特性。發(fā)生擊穿時的反偏電壓稱為PN結(jié)的反向擊穿電壓VBR。
PN結(jié)的電擊穿是可逆擊穿,及時把偏壓調(diào)低,PN結(jié)即恢復(fù)原來特性。電擊穿特點(diǎn)可加以利用(如穩(wěn)壓管)。熱擊穿就是燒毀,是不可逆擊穿。使用時盡量避免。
PN結(jié)被擊穿后,PN結(jié)上的壓降高,電流大,功率大。當(dāng)PN結(jié)上的功耗使PN結(jié)發(fā)熱,并超過它的耗散功率時,PN結(jié)將發(fā)生熱擊穿。這時PN結(jié)的電流和溫度之間出現(xiàn)惡性循環(huán),最終將導(dǎo)致PN結(jié)燒毀。
PN結(jié)的單向?qū)щ娦?/strong>
正向偏置時,空間電荷區(qū)縮小,削弱內(nèi)電場,外電場增大到一定值以后,擴(kuò)散電流顯著增加,形成明顯的正向電流,PN結(jié)導(dǎo)通。
反向偏置時,空間電荷區(qū)拓展,加強(qiáng)內(nèi)電場,擴(kuò)散運(yùn)動大大減弱,少子的漂移運(yùn)動增強(qiáng)并占優(yōu)勢。然而常溫下?lián)诫s半導(dǎo)體的少子濃度很低,反向電流遠(yuǎn)小于正向電流。
溫度一定時,少子濃度一定,PN結(jié)反向電流幾乎與外加反向電壓無關(guān),所以又稱為反向飽和電流。
PN結(jié)的電容特性
PN結(jié)除具有非線性電阻特性外,還具有非線性電容特性,主要有勢壘電容和擴(kuò)散電容。
1、勢壘電容:勢壘區(qū)類似平板電容器,其交界兩側(cè)存儲著數(shù)值相等極性相反的離子電荷,電荷量隨外加電壓而變化,稱為勢壘電容,用CT表示。
CT=dQ/dV
PN結(jié)有突變結(jié)和緩變結(jié),現(xiàn)考慮突變結(jié)情況(緩變結(jié)參見《晶體管原理》),PN結(jié)相當(dāng)于平板電容器,雖然外加電場會使勢壘區(qū)變寬或變窄但這個變化比較小可以忽略,
則CT=εS/L,已知動態(tài)平衡下阻擋層的寬度L0,代入上式可得:
CT不是恒值,而是隨V而變化,利用該特性可制作變?nèi)?a target="_blank">二極管。
2、擴(kuò)散電容:多子在擴(kuò)散過程中越過PN結(jié)成為另一方的少子,當(dāng)PN結(jié)處于平衡狀態(tài)(無外加電壓)時的少子稱為平衡少子可以認(rèn)為阻擋層以外的區(qū)域內(nèi)平衡少子濃度各處是一樣的,當(dāng)PN結(jié)處于正向偏置時,N區(qū)的多子自由電子擴(kuò)散到P區(qū)成為P區(qū)的非平衡少子,由于濃度差異還會向P區(qū)深處擴(kuò)散,距交界面越遠(yuǎn),非平衡少子濃度越低,其分布曲線見[PN結(jié)的伏安特性]。當(dāng)外加正向電壓增大時,濃度分布曲線上移,兩邊非平衡少子濃度增加即電荷量增加,為了維持電中性,中性區(qū)內(nèi)的非平衡多子濃度也相應(yīng)增加,這就是說,當(dāng)外加電壓增加時,P區(qū)和N區(qū)各自存儲的空穴和自由電子電荷量也增加,這種效應(yīng)相當(dāng)于在PN結(jié)上并聯(lián)一個電容,由于它是載流子擴(kuò)散引起的,故稱之為擴(kuò)散電容CD,由半導(dǎo)體物理推導(dǎo)得CD=(I+Is)τp/VT推導(dǎo)過程參見《晶體管原理》。
當(dāng)外加反向電壓時I=Is,CD趨于零。
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PN結(jié)
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