半导体
根据导电性能,物质分为:导体、绝缘体和半导体。
物质的导电特性取决于物质的原子结构。
常见的半导体:硅(Si)、锗(Ge),四价元素。
1.本征半导体
- 完全纯净的、结构完整的半导体。
- 在本征半导体中,自由电子和空穴成对产生,浓度相等。
2.N型半导体
- 在本侦半导体中加入“五价元素”。
- 靠自由电子导电。
- 对外呈电中性。
- N型半导体中含有较高的自由电子浓度,自由电子是多数载流子(多子),空穴浓度较低,是少数载流子(少子)。
- 多数载流子浓度越高,导电性能越强。
3.P型半导体
- 在本征半导体中掺入“三价元素”。
- 对外呈电中性。
- 空穴为多数载流子,而自由电子为少数载流子。
4.载流子的运动
- 漂移运动: 在电场的作用下,载流子的运动称为“漂移运动”,由漂移运动产生的电流为漂移电流。
- 扩散运动:由于浓度差引起的载流子运动称为“扩散运动”,产生的相应电流为扩散电流。
- 漂移运动与扩散运动相反。
- 漂移运动作用和扩散运动作用相等。
PN结
1.形成
- 扩散越多,电场越强,漂移运动越强,对扩散的阻力越大,从而达到动态平衡,形成PN结。
- PN结的电流为0。
- PN区交界处有一个缺少载流子的高阻区,称为阻挡区,又叫耗尽区。
2.单向导电特性
(1)PN结外加正向电压(导通)
- **正向偏置:P+N-**。
- 扩散运动增加,漂流运动减弱,多数载流子向对方区扩散形成较大的正向电流。
- PN结导通。
- 形成的电阻为正向电阻,阻值很小。
- 正向电压越大,正向电流越大。
(2)PN结外加反向电压(截止)
- **反向偏置:N+P-**。
- 漂流作用大于扩散作用,少数载流子做漂移运动,称反向电流。
- 反向电流很小。
- 反向电压再增加,反向电流也不会增加,I=-Iₛ。
- 呈现的电阻为反向电阻,阻值很大。
(3)伏安特性
当反向电压超过一定数值(反向击穿电压Uᵦ)后,反向电流会突然急剧增加,称为反向击穿。