pn结正向压降与温度变化的特性实验报告是什么?

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pn结正向压降与温度变化的特性实验报告是:了解PN结正向压降随温度变化的基本关系,测定PN 结FFVI特性曲线及玻尔兹曼常数

实验原理PN结FFVI特性及玻尔兹曼常数k的测量,由半导体物理学中有关PN结的研究可以得出PN结的正向电流FI与正向电压FV满足以下关系。式中e为电子电荷量、k为玻尔兹曼常数,T为热力学温度,sI为反向饱和电流,它是一个与PN结材料禁带宽度及温度等因素有关的系数。

是不随电压变化的常数,由于在常温下,kT/q=0.026,而PN结的正向压降一般为零点几伏,所以expkT,eVF ,1上式括号内的第二项可以忽略不计,于是有 kTeVIsIFFexp =2。

PN结

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。

原理如下:

PN结是由一个N型掺杂区和一个P型掺杂区紧密接触所构成的,其接触界面称为冶金结界面。

在一块完整的硅片上,用不同的掺杂工艺使其一边形成N型半导体,另一边形成P型半导体,我们称两种半导体的交界面附近的区域为PN结。

在P型半导体和N型半导体结合后,由于N型区内自由电子为多子空穴几乎为零称为少子,而P型区内空穴为多子自由电子为少子,在它们的交界处就出现了电子和空穴的浓度差。

相关特性:

从PN结的形成原理可以看出,要想让PN结导通形成电流,必须消除其空间电荷区的内部电场的阻力。很显然,给它加一个反方向的更大的电场,即P区接外加电源的正极,N区结负极,就可以抵消其内部自建电场,使载流子可以继续运动,从而形成线性的正向电流。

而外加反向电压则相当于内建电场的阻力更大,PN结不能导通,仅有极微弱的反向电流(由少数载流子的漂移运动形成,因少子数量有限,电流饱和)。

当反向电压增大至某一数值时,因少子的数量和能量都增大,会碰撞破坏内部的共价键,使原来被束缚的电子和空穴被释放出来,不断增大电流,最终PN结将被击穿(变为导体)损坏,反向电流急剧增大。

这就是PN结的特性(单向导通、反向饱和漏电或击穿导体),也是晶体管和集成电路最基础、最重要的物理原理,所有以晶体管为基础的复杂电路的分析都离不开它。

【p-n结】在一块半导体中,掺入施主杂质(以硅为例,在高纯硅的一端掺入一点点硼、铝、镓等杂质就是p型半导体。在另一端掺入一点点磷、砷、锑等杂质就是n型半导体),使其中一部分成为n型半导体。其余部分掺入受主杂质而成为p型半导体, 单纯的一片p型或n型半导体,仅仅是导电能力增强了,但还不具备半导体器件所要求的各种特性。如果在一块n型(或p型)半导体上在制成一层p型(或n型)半导体,于是在p型半导体和n型半导体的交界处就会形成一个pn结。 当p型半导体和n型半导体“结合”在一起时,由于p型半导体的空穴浓度高,自由电子的浓度低;而n型半导体的自由电子浓度高,空穴浓度低,所以交界面两侧的载流子在浓度上形成了很大的差别。这是就在交界面附近产生了多数载流子的扩散运动。所谓扩散运动,就是载流子由浓度高的地方向浓度低的地方运动,即p区的多数载流子(空穴)向n区扩散,同时n区的多数载流子(电子)向p区扩散。随着扩散运动的进行,在p区和n区的交界面p区一侧出现一层带负电的粒子区(这是不能移动的电荷);而在交界面n区一侧出现一层带正电的粒子区。这样,在交界面的两侧就形成了一个空间电荷区。


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