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PN结的仔细基研知识


1.PN结的形成 
(1)当P型半导体和N型半导体结合在一起时,由于交界面处存在 载流子浓度的差异 ,这样电子和空穴都要 从浓度高的地方向浓度低的地方扩散 。但是,电子和空穴都是带电的,它们扩散的结果就使P区和N区中原来的电中性条件破坏了。P区一侧因失去空穴而留下不能移动的负离子,N区一侧因失去电子而留下不能移动的正离子。这些不能移动的带电粒子通常称为 空间电荷 ,它们集中在P区和N区交界面附近,形成了一个很薄的空间电荷区,这就是我们所说的 PN结 。
  (2)在这个区域内,多数载流子已扩散到对方并复合掉了,或者说消耗殆尽了,因此,空间电荷区又称为 耗尽层 。 
  (3)P区一侧呈现负电荷,N区一侧呈现正电荷,因此空间电荷区出现了方向由N区指向P区的电场,由于这个电场是载流子扩散运动形成的,而不是外加电压形成的,故称为 内电场 。 
  (4)内电场是由多子的扩散运动引起的,伴随着它的建立将带来两种影响:一是 内电场将阻碍多子的扩散 ,二是P区和N区的少子一旦靠近PN结,便在内电场的作用下漂移到对方, 使空间电荷区变窄 。 
  (5)因此, 扩散运动使空间电荷区加宽,内电场增强,利于少子的漂移而不利于多子的扩散;而漂移运动使空间电荷区变窄,内电场减弱,利于多子的扩散而不利于少子的漂移。 
   当扩散运动和漂移运动达到动态平衡时,交界面形成稳定的空间电荷区,即 PN结处于动态平衡 s。 
2.PN结的单向导电性 
  (1) 外加正向电压 (正偏) 
   在外电场作用下,多子将向PN结移动,结果使空间电荷区变窄,内电场被削弱,利于多子的扩散而不利于少子的漂移,扩散运动起主要作用。结果,P区的多子空穴将源源不断的流向N区,而N区的多子自由电子亦不断流向P区,这两股载流子的流动就形成了PN结的正向电流。 
  (2) 外加反向电压 (反偏) 
   在外电场作用下,多子将背离PN结移动,结果使空间电荷区变宽,内电场被增强,利于少子的漂移而不利于多子的扩散,漂移运动起主要作用。漂移运动产生的漂移电流的方向与正向电流相反,称为反向电流。 因少子浓度很低,反向电流远小于正向电流 。 
   当温度时,少子浓度,反向电流不随外加电压而变化,故称为 反向饱和电流 。 
3.二极管的基本应用电路 
(1)限幅电路---利用二极管的单向导电性和导通后两端电压基本不变的特点组成。           
(2)箝位电路---将输出电压箝位在数值上。        
   注:黑色---输入信号,蓝色---输出信号,波形为用EWB结果。
X7R性质:
  1. 介电常数可达到3000,容温变化率小于15%,介电损耗小于3.5%;
  2. 粉体粒径250-300nm,烧成陶瓷晶粒尺寸300-400nm。
用途:
  1. 此介质材料为环保型粉料;
  2. 适合于制备薄层大容量贱金属内电极多层陶瓷电容器的生产:单层陶瓷膜片厚度5~10mm;层数从几十到几百层;电容量从 0.1 nF 到100 nF;
  3. 由于瓷粉粒度小,分散性好,因此不需要再进行剧烈的球磨,以免改变瓷料的晶粒性质,使性能劣化。


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