PN结正偏时导通,呈现很小的电阻,形成较大的正向电流;PN结反偏时截止,呈现很大的电阻,反向电流近似为零。
通常的说法是在不加外电压时,这个PN结中P区的多子是空穴,N区的多子是电子(通常只考虑多子),因为浓度差,载流子必然向浓度低的方向扩散。在扩散前,P区与N区的正负电荷是相等的,呈电中性。当P区空穴向N区移动时,就在PN结边界处留下了不能移动的负离子,用带蓝圈的负电荷表示; 当N区自由电子向P区移动时, 就在PN结边界处留下了不能移动的正离子,用带红圈的正电荷表示,这样就在空间电荷区内产生了一个内建电场Upn,电场的方向是由N区指向P区的。

在扩散作用下随着Upn增大,载流子受到电场力Upn的作用而做漂移运动,它的方向与扩散运动相反,最终使载流子扩散与漂移达到动态平衡,形成了空间电荷区,如图3所示。
当外加正向偏压时,电源E提供大量的空穴和电子,E的电场方向与Upn的电场方向相反,空间电荷区被两种载流子复合而消弱变窄,载流子容易通过扩散加强,呈现低阻状态。
当外加反向偏压时,它的电场方向与Upn的电场方向一致,空间电荷区被增厚变宽,载流子不易通过扩散减弱,呈现高阻状态。此时仅有两侧的少子,也就是N区的空穴和P区的电子在Upn电场力作用下做漂移运动,形成较小的反向饱和电流IS,直至击穿为止,其电流按二极管方程规律变化,这就是PN结的单向导电性原理。

采用不同的掺杂工艺,通过扩散作用,将P型半导体与N型半导体制作在同一块半导体(通常是硅或锗)基片上,在它们的交界面就形成空间电荷区称为PN结(英语:PN junction)。PN结具有单向导电性,是电子技术中许多器件所利用的特性,例如半导体二极管、双极性晶体管的物质基础。
参考资料:

pn二极管即由p区和n区构成,p区多数载子为空穴(+),n区多子为电子(-),结合在一起之后结合处空穴与电子复合形成一定宽度的耗尽区,同时p区一段距离内留下不能移动的负电荷,n区一段距离内留下不能移动的正电荷,这一段耗尽区又称为空间电荷区,内形成电场,方向从n区指向p区。电场力量导致载流子的漂移运动,电子p->n,空穴n->p,而本省p和n区的载流子浓度又造成相应的扩散运动,电子n->p,空穴p->n,这两种运动会达成一定的平衡。如果pn结加正向偏置电压p(+)n(-)就会加据扩散运动而抑制飘逸运动,当然扩散运动是多子的扩散,所以加正向电压会形成一定的电流。如果pn结加反向偏置电压p(-)n(+)就会加据飘逸运动而抑制扩散运动,因为飘逸运动是少子的飘逸,所以反向电压如果小于一定程度电流是比较小的,可以忽略。但是若反向电压如果到达一定程度,pn结会被击穿,这里有三种机制导致:1.雪崩击穿因为耗尽区的电场方向和外加电场方向一致,导致电场很大,电子在电场中被加速到一定的速度之后撞击晶格形成电子-空穴对,被撞击出来的电子又被加速撞击其他的晶格......这样反复形成很多载流子在电常方向上运动从而形成电流。因为效果很象雪崩效应,所以叫雪崩击穿。多见于pn结浓度较低,耗尽区叫宽的pn结。2.齐纳击穿多见于pn结惨杂浓度较高的pn结。因为耗尽区电场很大,强电场直接破坏晶格形成电子-空穴对,电子-空穴对又在电场下运动从而形成电流。3.热电击穿未击穿时反向电流虽小,但是乘于反向电压也会有一定的耗散功率产生,功耗产生热。如果散热不好温度上升,因为反向电流是随着温度成指数关系上升的,所以当温度上升到一定之后,电流会很大,造成击穿。pn结的i-v curve可知道,pn结反向击穿后电流迅速上升但是电压却变化的很慢,所以所以此时的pn结可以用来做稳压管。
参考资料:
semiconductor physics免责声明:本平台仅供信息发布交流之途,请谨慎判断信息真伪。如遇虚假诈骗信息,请立即举报
举报