
PN结能带图的特点即真空电荷区弯曲、费米能级保持为一条水平直线。
费米能级是表征半导体中电子填充能带水平高低的一个抽象概念,从重掺杂P型到重掺杂N型,电子填充能带水平依次升高,即费米能级依次升高。在P型半导体中,费米能级在禁带中线下方(掺杂越多,费米能级越偏下,表示电子填充能带水平越低)。
在N型半导体中,费米能级在禁带中线上方(掺杂越多,费米能级越偏上),表示电子填充能带水平越高)。
扩展资料:
注意事项:
1、当反向电压增大到一定值时,PN结的反向电流将随反向电压的增加而急剧增 加,这种现象称为PN结的击穿,反向电流急剧增加时所对应的电压。
2、阻挡层中的载流子漂移速度随内部电场的增强而相应加快到一定程度时,其动能足以把束缚在共价键中的价电子碰撞出来,产生自由电 子—空穴对新产生的载流子在强电场作用下,再去碰撞其它中性原子,又产生新的自由电子—空穴对,使阻挡层中的载流子数量急剧增加,象雪崩一样。
3、雪崩击穿发生在掺杂浓度较低的PN结中,阻挡层宽,碰撞电离的机会较多,雪崩击穿的击穿电压高。
4、当PN结两边掺杂浓度很高时,阻挡层很薄,不易产生碰撞电离,但当加不大的反向电压时,阻挡层中的电场很强,足以把中性原子中的价电子直接从共价键中拉出来,产生新的自由电子—空穴对。
参考资料来源:百度百科-PN结
同质P-N结的能带结构图的得出方法如下:因为在p-n结界面附近处存在着内建电场,而该内建电场的方向正好是阻挡着空穴进一步从p型半导体扩散到n型半导体去,同时也阻挡着电子从n型半导体进一步扩散到p型半导体去。于是从能量上来看,由于空间电荷-内建电场的出现,就使得电子在p型半导体一边的能量提高了,同时空穴在n型半导体一边的能量也提高了;而在界面附近处产生出了一个阻挡载流子进一步扩散的势垒——p-n结势垒。根据内建电场所引起的这种能量变化关系,即可画出p-n结的能带图。在达到热平衡之后,两边的Fermi能级(EF)是拉平(统一)的。能带的倾斜就表示着电场的存在。P-N结的定义: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。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。pn结是半导体中非常重要的一种结构,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。
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区接负极,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。
PN结的形成:
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。由于自由电子和空穴浓度差的原因,有一些电子从N型区向P型区扩散,也有一些空穴要从P型区向N型区扩散。
它们扩散的结果就使P区一边失去空穴,留下了带负电的杂质离子,N区一边失去电子,留下了带正电的杂质离子。开路中半导体中的离子不能任意移动,因此不参与导电。这些不能移动的带电粒子在P和N区交界面附近,形成了一个空间电荷区,空间电荷区的薄厚和掺杂物浓度有关。
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