电工电子技术基础知识点详解2-1-4-PN结
基础电子技术 课件 1.2 PN结
HIT基础电子技术电子教案----PN结
P
N
内电场
漂移电流 扩散电流
空穴 电子
空穴
多子
少子
图01.02.01 PN结的形成
漂移电流的方向正好 与扩散电流的方向相反， 扩散运动越强，内电场越 强，对扩散运动的阻碍就 越强；内电场越强，理应 漂移电流就越大。因为少 数载流子的浓度由本征激 电子 发确定，在一定的温度条 件下 是一定的。而漂移电 流由少子构成，所以，漂
HIT基础电子技术电子教案----PN结
1.2.2.2 PN结加正向电压时的导电情况
PN结加正向电压时的导电情况如图01.02.04所示。
Ｐ
PN结
N
内内电电场场
外电场
R
IF
E
图01.02.04 PN结加正向电压
外加的正向电压大部分降落在PN结区，方向与PN结内 电场方向相反，削弱了内电场。于是，内电场对多数载流子 扩散运动的阻碍减弱，扩散电流加大。扩散电流远大于漂移 电流，可忽略漂移电流的影响，PN结呈现低阻性。
HIT基础电子技术电子教案----PN结
P
N
内电场
漂移电流 扩散电流
空穴 电子
多子
空穴
少子
图01.02.01 PN结的形成
多子扩散的结果，在 交界面处由杂质离子形成 了空间电荷区，产生了内 电场，其方向由N区指向P 区。这个空间电荷区，或 内电场称为PN结。
内电场的形成将阻止 扩散运动的进一步发展， 电子 同时内电场对少子施加电 场力，促使少子产生漂移 运动，形成漂移电流，其 方向由N区到P区。
电源正极 发光二极 管发光
图01.02.02 PN结单向导电性实验(正向）
HIT基础电子技术电子教案----PN结
PN结和二极管的工作原理
PN结和二极管的工作原理PN结是半导体器件中常见的结构之一，也是二极管的基本组成部分。
它具有特殊的工作原理，能够实现电流的单向导通，从而实现电子器件的正常工作。
在这篇文章中，我将详细介绍PN结和二极管的工作原理。
一、PN结的构成和形成PN结由两种不同类型的半导体材料P型半导体和N型半导体组成。
P型半导体中的杂质掺杂物主要是三价元素，如硼(B)，而N型半导体中的杂质掺杂物主要是五价元素，如磷(P)。
当P型半导体和N型半导体接触时，发生电子的扩散过程。
当两种半导体相接触时，P型半导体中的电子会向N型半导体中扩散，而N型半导体中的空穴会向P型半导体中扩散。
这样，在相接触区域形成一个带有正电荷的区域，称为P区，和一个带有负电荷的区域，称为N区。
P区和N区之间的边界称为PN结。
二、PN结的正向偏置当在PN结上施加正向电压时，使P区的正电荷与N区的负电荷相吸引，减小了PN结的势垒，电子和空穴能够更容易地通过PN结区域。
在正向电压作用下，P区中的空穴朝着N区移动，N区中的电子朝着P区移动，形成空穴电流和电子电流的流动。
空穴和电子在PN结区域相互复合，产生的正负离子消失。
这样，PN结就能够导通，电流可以顺利通过。
三、PN结的反向偏置当在PN结上施加反向电压时，使P区的负电荷与N区的正电荷相吸引，增加了PN结的势垒，形成一个更大的阻碍电流流动的势垒。
在反向电压作用下，PN结的势垒增大，电子和空穴被阻止穿越PN 结区域，电流无法通过PN结。
只有当反向电压超过PN结的击穿电压时，才会发生击穿现象，电流才能够通过PN结。
四、二极管的工作原理二极管是一种基于PN结构的电子器件，它具有单向导电特性。
当二极管的正极施加正向电压，负极施加反向电压时，二极管处于正向偏置状态；当二极管的正极施加反向电压，负极施加正向电压时，二极管处于反向偏置状态。
在正向偏置状态下，二极管导通，电流可以从P区流向N区，实现低阻抗。
在反向偏置状态下，二极管截止，电流无法通过，形成高阻抗。
电工电子技术基础知识点详解2-1-PN结及其单向导电性
PN结及其导电性1. PN结的形成将P型半导体与N型半导体通过物理、化学的方法有机的结合为一体，就会在两种半导体的交界面形成一个PN结。
由于交界处两边的电子和空穴的浓度不同（N型区自由电子多，P型区空穴多），因此N型区内的电子要向P型区扩散，P型区内的空穴也要向N型区扩散，使交界面P型区一侧出现带负电的离子，而N型区一侧出现带正电的离子，因而在交界面两侧形成一个空间电荷区，如图1所示。
图1 PN结的形成形成空间电荷区之后，半导体内部将出现内电场，其方向从N区指向P区。
内电场将阻碍N区的多数载流子（自由电子）和P区的多数载流子（空穴）继续向对方扩散，同时又促进N区的少数载流子（空穴）和P区的少数载流子（自由电子）向对方漂移。
在一定条件下，当多数载流子的扩散运动与少数载流子的漂移运动达到动态平衡叶，PN结则处于相对稳定状态。
2. PN结加正向电压如果在PN结两端加正向电压（P区接电源正端，N区接电源负端），由图2(a)可见，外电场与内电场方向相反，内电场被削弱，使多数载流子的扩散运动增强，形成较大的扩散电流（又称正向电流I）。
在一定范围内，外电场愈强，正向电流愈大。
这时PN结的正向电阻很低。
图2 (a) PN结加正向电压图2 (b) PN结加反向电压由于PN结空间电荷区形成的电位差较小，只有零点几伏，如果外加电压过大，将会产生很大的正向电流，使PN结损坏。
因此，一般都在电路中接入限流电阻R。
3. PN结加反向电压若给PN结加反向电压（P区接电源负端、N区接电源正端），由图2(b)可见，外电场与内电场方向一致，外电场加强内电场，使多数载流子的扩散运动难以进行。
但是，在外电场的作用下，P区的少数载流子（自由电子）和N区的少数载流子（空穴）将产生漂移运动，形成很小的反向电流I，即PN结的反向电阻很高。
由于少数载流子的数目与环境温度密切相关，因此温度对反向电流的影响很大。
4. PN结的单向导电性综上所述：PN结具有单向导电性能，即PN结加正向电压时，PN结正向电阻很低，正向电流较大，PN结处于导通状态；当PN结加反向电压时，PN结反向电阻很高，反向电流很小，PN结处于载止状态。
电工电子技术基础知识点详解2-1-1-PN结
一、P N结的形成在基材本征半导体上利用一定的工艺制作一个P区(P型半导体)，制作一个N区(N型半导体)，在两区交界处，由于多子的扩散运动，在交界处形成了正负电荷(正负离子)区。
空穴的扩散运动自由电子的扩散运动3价杂质原子形成的负离子5价杂质原子形成的正离子正负电荷产生静电场静电场静电场方向少子产生漂移运动静电场促使少子漂移静电场阻止多子扩散扩散运动和漂移运动达到平衡(动态平衡)，形成P N结，又称为空间电荷区还称为耗尽层。
二、P N 结的单向导电性P N 结正偏:外加电源使P 区的电位高于N 区的电位，称外加正向电压。
P N 结反偏:外加电源使P 区的电位低于N 区的电位，称外加反向电压。
P N 结正偏限流电阻◆正偏状态的P N结称为导通状态，扩散电流称为正向导通电流。
◆外电场使空间电荷区变窄，多子扩散运动加强，阻止少子的漂移运动。
P N 结反偏◆反偏状态的P N 结称为截止状态，漂移电流称为反向电流。
◆外电场使空间电荷区变宽，阻止多子扩散运动，加强少子的漂移运动。
◆因为少子量少，漂移电流很小，在近似计算中认为该电流为0。
◆单向导电性：正向导通，反向截止。
三、P N 结的电容效应◆ P N 结内部有动态电荷和束缚电荷两种，这两种电荷的多少都受外电场的影响，所以P N 结有电容效应。
P N 结正偏时外电场对动态电荷影响较大，此时的电容称为扩散电容C d 。
P N 结反偏时外电场对束缚电荷影响较大，此时的电容称为势垒电容C b 。
结电容bd j C C C +=◆ P N 结的电容效应使半导体器件在电子电路中对信号频率有一定的限制，当频率太高时，P N 结将失去单向导电性。
总结：本节知识点的关键词：扩散运动；漂移运动；空间电荷区；单向导电性；结电容。
思考题1.P N结上所加端电压与电流符合欧姆定律吗？2.为什么半导体器件有最高工作频率？。
二极管及应用—PN结的形成及特性(电子技术课件)
3.PN结的电容效应
耗尽层
所以当PN结两端电压发生改变时，PN结上有一个微弱的电容效应，相当 于在单向导电的PN结上并联了一个很小的电容。
3.PN结的电容效应
耗尽层
这个电容叫PN结的结电容。
2.耗尽层
P型半导体 空穴 自由电子 N型半导体
空间电荷区——在交界面因扩散运动形成的这个特殊的带异性电荷的区域叫 做空间电荷区，也称为耗尽层。
3.内电场
内电场方向
P型半导体 空穴 自由电子 N型半导体
因扩散作用形成的空间电荷区，会产生一个由P区指向N区的内电场。多子 （空穴和自由电子）扩散进入到空间电荷区后，受到的电场力如图所示。
2.N型半导体的形成
加入+5价元素
+5
自由 电子
带正电 的杂质 离子
最外层的5个电子 与周围四个半导体原子 形成共价键时，多出一 个电子，从而会产生一 个自由电子和一个带正 电的杂质离子。
这样的掺杂半导体中，自由电子的数量就会大大高于空穴的数量，使导电 能力增强，这种半导体称为N型半导体。
2.N型半导体的形成
加入+3价元素
+3
带正电 的空穴
杂质原子中的空 位，容易吸引周边原 子最外层电子的填补
带负电杂 ，从而形成一个带负 质离子 电的杂质离子和一个
带正电的空穴。
这样的掺杂半导体中，空穴的数量就会大大高于自由电子的数量，使导电能 力增强，这种半导体称为P型半导体。
1.P型半导体的形成
加入+3价元素
+3
带正电 的空穴
2.PN结的反向连接 空间电荷区在外电场的作用下，会被进一步拉宽（变宽）
2.PN结的反向连接
由于空间电荷区中没有能自由移动的电荷，所以呈现绝缘体的特性，此时 的PN结不导电，回路中电流几乎为零。
什么是PN结和二极管
什么是PN结和二极管PN结是半导体物理学中的一个基本概念，它是由P型半导体和N型半导体接触在一起形成的结构。
在P型半导体中，空穴是多数载流子，而在N型半导体中，电子是多数载流子。
当P型和N型半导体接触时，N型半导体中的电子会向P型半导体中的空穴移动，形成大量的电子-空穴对，这些电子-空穴对称为载流子。
由于载流子的数量大大超过了原来的数量，所以形成了电荷不平衡，产生了电场，这个电场阻止了电子和空穴的进一步扩散，最终达到了一种电荷分布的平衡状态，形成了PN结。
二极管是一种基于PN结的半导体器件，它具有单向导电性。
当二极管的正极连接到高电位，负极连接到低电位时，PN结处于正向偏置状态，此时电子和空穴会大量移动，形成电流，二极管导通。
而当正极连接到低电位，负极连接到高电位时，PN结处于反向偏置状态，此时电场会阻止电子和空穴的移动，二极管截止，不形成电流。
二极管广泛应用于电子电路中，如整流、调制、稳压、信号检测等。
它们是现代电子技术中不可或缺的基本元件之一。
习题及方法：1.习题：PN结的形成过程中，为什么会产生电场？解题方法：回顾PN结的形成过程，分析P型和N型半导体接触时电荷不平衡的原因，以及电场的作用。
答案：PN结形成过程中，由于P型半导体中的空穴和N型半导体中的电子大量移动，形成了电子-空穴对。
这些电子-空穴对使得PN结区域内的电荷分布不平衡，产生了电场。
电场的作用是阻止电子和空穴的进一步扩散，最终达到电荷分布的平衡状态。
2.习题：二极管在正向偏置和反向偏置状态下，分别会发生什么现象？解题方法：分析二极管的正向偏置和反向偏置过程，以及对应的电荷分布和电流情况。
答案：在正向偏置状态下，二极管的正极连接到高电位，负极连接到低电位。
此时，PN结中的电场减弱，电子和空穴大量移动，形成电流，二极管导通。
在反向偏置状态下，二极管的正极连接到低电位，负极连接到高电位。
此时，PN结中的电场增强，阻止了电子和空穴的移动，二极管截止，不形成电流。
电工电子技术基础知识点详解4-1-3-半导体三极管结构与应作用
1半导体三极管及其作用
1、基本概念
（1）半导体三极管是由两个PN 结组合而成，按不同的组合方式分为NPN 型和PNP 两种类型。
（2）三极管放大的内部条件是基区做得很薄，基区的掺杂浓度应远小于发射区的掺杂浓度。
（3）
三极管放大的外部条件是发射结正向偏置，集电结反向偏置。
其正反偏可从电位角度理解。
1）对于NPN 型三极管有：
发射结正向偏置，即V B >V E ；
集电结反向偏置，即V C >V B 。
2）对于PNP 型三极管有：
发射结正向偏置，即V B <V E ；
集电结反向偏置，即V C <V B 。
（4）
三极管电流放大作用是指基极电流少量变化可以引起集电极电流较大的变化。
三极管电流关系为
C
B E I I I +=B
C I I β≈。
PN结详解
PN结电容分为两部分，势垒电容和扩散电容。
PN结交界处存在势垒区。
结两端电压变化引起积累在此区域的电荷数量的改变，从而显现电容效应。
当所加的正向电压升高时，PN结变窄，空间电荷区变窄，结中空间电荷量减少，相当于电容放电。
同理，当正向电压减小时，PN结变宽，空间电荷区变宽，结中空间电荷量增加，相当于电容充电。
加反向电压升高时，一方面会使耗尽区变宽，也相当于对电容的充电。
加反向电压减少时，就是P区的空穴、N区的电子向耗尽区流，使耗尽区变窄，相当于放电。
PN结电容算法与平板电容相似，只是宽度会随电压变化。
下面再看扩散电容。
PN结势垒电容主要研究的是多子，是由多子数量的变化引起电容的变化。
而扩散电容研究的是少子。
在PN结反向偏置时，少子数量很少，电容效应很少，也就可以不考虑了。
在正向偏置时，P区中的电子，N区中的空穴，会伴着远离势垒区，数量逐渐减少。
即离结近处，少子数量多，离结远处，少子的数量少，有一定的浓度梯度。
正向电压增加时，N区将有更多的电子扩散到P区，也就是P区中的少子----电子浓度、浓度梯度增加。
同理，正向电压增加时，N区中的少子---空穴的浓度、浓度梯度也要增加。
相反，正向电压降低时，少子浓度就要减少。
从而表现了电容的特性。
PN结反向偏置时电阻大，电容小，主要为势垒电容。
正向偏置时，电容大，取决于扩散电容，电阻小。
频率越高，电容效应越显著。
在集成电路中，一般利用PN结的势垒电容，即让PN结反偏，只是改变电压的大小，而不改变极性。
第二章-PN结
＝(x)x P(x)p(x)qP) 离开空间电荷区边界随着距离的增加注入的非平衡
少子浓度越来越小（e指数减少），电流密度也越来越小。
EF
反偏压-V R 使得PN结N型中性区的费米能级相对于P型中性区的降低qV R 。扩 散区费米能级的梯度小于零，因此会有反向电流产生。由于空间电荷区电场的抽
取 作 用 ， 在 扩 散 区 载 流 子 很 少 ，P(x)p(x)qP 很 小 ， 因 此 虽 然 有 很 大 的
氧化工艺： 1957年人们发现硅表面的二氧化硅层具有阻止杂质向硅内扩散的 作用。这一发现直接导致了硅平面工艺技术的出现。 在集成电路中二氧化硅薄膜的作用主要有以下五条： （1）对杂质扩散的掩蔽作用； （2）作为MOS器件的绝缘栅材料； （3）器件表面钝化作用； （4）集成电路中的隔离介质和绝缘介质； （5）集成电路中电容器元件的绝缘介质。 硅表面二氧化硅薄膜的生长方法：热氧化和化学气相沉积方法。
扩散工艺：由于热运动，任何物质都有一种从浓度高处向浓度低 处运动，使其趋于均匀的趋势，这种现象称为扩散。
常用扩散工艺：液态源扩散、片状源扩散、固-固扩散、双温区锑 扩散。
液态源扩散工艺：使保护气体（如氮气）通过含有扩散杂质的液 态源，从而携带杂质蒸汽进入高温扩散炉中。在高温下杂质蒸汽 分解，在硅片四周形成饱和蒸汽压，杂质原子通过硅片表面向内 部扩散。
P Si N Si
金属
N+
（j） P-N 结制作完成
引言
突变结与线性缓变结
NaNd NaNd
Na
xj 0
x -Nd
（a）突变结近似（实线）的窄扩散结 （虚线） 图 2.2
-ax
xj 0
x
（b）线性缓变结近似（实线）的 深扩散结（虚线）
第2章_PN结
PN结的内建电势(接触电势) 0 由内建电场所导致的N区和P区的电位差。
15
平衡PN结能带图
P
2.1.1 平衡PN结能带图
空间电荷区
N
xp
内建电场
0
xn
: 接触电势差 （内建电势）
电位 电子的电势能
0
q 0
空间电荷区又称 势垒区 耗尽层
qVD EFN
EC Ei EF EV Ei EV
因此只要电场足够强价带的电子就可以大量穿透禁带进入导带引起隧道击穿是不随位置变化的而能带的倾斜反映了电子位能qvx的变化所以有隧道长度ddv电场强度8484易于发生隧道击穿平均自由碰撞倍增次数易于发生雪崩击穿8585雪崩击穿电压隧道击穿电压86隧道击穿仅取决于最大电场e不受光照影响温度升高击穿电压下降雪崩击穿与电场e有关受光照影响温度升高击穿电压升高q时两种击穿机构同时起作用击穿电压高于6eq时击穿机构是雪崩击穿击穿电压低于4eq时击穿机构是隧道击穿8787热损耗热损耗局部升温局部升温电流增加电流增加破坏性击穿
2
扩散积累的载流子数
复合消失的载流子数
含义：稳态扩散时，单位时间、单位体积内扩散积累的少子 数目等于复合损失的少子数目
43
空穴扩散区 少子连续性方程 其通解为
d p n p n p n 0 Dp 0 2 p dx
2
pn x pn x pn0 Ae
P
－＋ －＋ －＋
N －
＋
正向PN结
－－ ＋＋ －－ ＋＋ －－ ＋＋
P
N
－
＋
反向PN结
26
正向电压VF
外加电场与内建电场方向相反 空间电荷区中的电场减弱 势垒区宽度变窄 势垒高度变低 qVD0 ↓ q(V－VF) D0 破坏扩散与漂移运动间的平衡 扩散运动 强于 漂移运动 形成较大的电流， 正向偏压给PN结形成了低阻的 电流通路
电子电工知识点(二)
电子电工知识点（二）引言：电子电工知识点（二）是关于电子电工学科领域中的一些重要概念和原理的介绍。
本文将主要讨论以下五个大点：电子元件和电路、半导体和 PN 结、放大器、运算放大器和数字逻辑。
正文：一、电子元件和电路：1. 电子元件分类：主动元件和被动元件2. 常用的电子元件：电阻、电容、电感等3. 串联和并联电路的特性及其计算方法4. 交流电路的频率响应和相位差计算5. 电源的稳压和滤波功能及其实现方法二、半导体和 PN 结：1. 半导体材料的基本特性和应用2. PN 结的形成原理和特性3. 正向和反向偏置的效应和应用4. PN 结二极管的工作原理和特性曲线5. 光电效应和光电二极管的应用三、放大器：1. 放大器的分类及其特点2. 放大器的增益计算和单位增益频率3. 放大器的输入输出阻抗和增益带宽积4. 放大器的频率响应和失真特性5. 运算放大器的基本原理和应用四、运算放大器：1. 运算放大器的反馈类型和基本运算模式2. 运算放大器的放大与偏置电路3. 运算放大器的输入输出特性及其增益表达式4. 运算放大器的运算电路和运算规则5. 运算放大器的应用：比较器、积分器、微分器等五、数字逻辑：1. 逻辑门的基本类型和真值表2. 逻辑代数和布尔代数的基本原理3. 晶体管的数字逻辑门电路实现4. 子电路和逻辑功能的组合和分析5. 时序电路和触发器的设计原理和应用总结：本文介绍了电子电工知识点（二）中的五个大点，包括电子元件和电路、半导体和 PN 结、放大器、运算放大器以及数字逻辑。
深入了解这些概念和原理，将有助于提升对电子电工学科的理解和应用能力。
第二章 PN结
2.1.1、PN结的形成及类型
2、PN结的类型 (1)、突变结
P区
N区
单边突变结 P＋N结 N＋P结
杂 质
NA
浓
度
ND
xj
x
2.1.1、PN结的形成及类型
(2)、缓变结
N
P
杂 质
ND -NA
浓
度
xj
千皮法； 4. 推导公式近似应用于低频情况，扩散电容随频率的增加而
减小。
2.4 PN结击穿 2.4.1 、 PN 结 击 穿 的 含 义
PN结反向电压超过某一 数值时，反向电流急剧增
加 的 现 象 称 为 “ PN 结 击
穿”，这时的电压称为击
穿电压（VR）
I
VR V
2.4.2、产生击穿的机制
产生击穿的机制
电流在 N 型区中主要由电子携带； jn
电流在 P 型区中主要由空穴携带；
通过 PN 结的电流在扩散区内实现电流
Ln
载体转换。
N区 jp
Lp
正偏电流方向
空穴漂移
电子漂移
P
N
电子扩散
空穴扩散
2.2.2、反向PN结
（1）反向PN结势垒变化
反向电压使 势垒区宽度变宽 势垒高度变高
外加电场与内建电场方向相同 增强空间电荷区中的电场 破坏扩散漂移运动平衡 漂移运动强于扩散运动 抽取少子
（1）势垒区的复合电流
正偏时要考虑势垒区复合电流：
J rec
W qRdx qniW
0
2 0
exp qV 2kT
总电流：
电子技术基础重要知识点总结
第一章绪论1.在时间上和数值上均是连续的信号称为模拟信号；（只有高低电平的矩形脉冲信号为数字信号）在时间上和数值上均是离散的信号称为数字信号；处理模拟信号的电路称为模拟电路，处理数字信号的电路称为数字电路。
2.信号通过放大电路放大后，输出信号中增加的能量来自工作电源。
3.电子电路中正、负电压的参考电位点称为电路中的“地”，用符号“⊥”表示，它也是电路输入与输出信号的共同端点。
4.根据输入信号的不同形式和对输出信号形式的不同要求,通常将放大电路分为电压放大电路、电流放大电路、互阻放大电路和互导放大电路四种类型。
5.放大的特征是功率的放大，表现为输出电压大于输入电压,或者输出电流大于输入电流，或者二者兼而有之。
6.输入电阻、输出电阻、增益、频率响应和非线性失真等几项主要的性能指标是衡量放大电路品质优劣的标准，也是设计放大电路的依据。
7.放大倍数A：输出变化量幅值与输入变化量幅值之比，用以衡量电路的放大能力。
8.输入电阻R i：从输入端看进去的等效电阻，反映放大电路从信号源索取电流的大小。
9.输出电阻R o：从输出端看进去的等效输出信号源的内阻，说明放大电路的带负载能力。
第二章运算放大器1.运算放大器有两个输入端,即同相输入端和反相输入端，一个输出端。
2.运算放大器有线性和非线性两个工作区域。
要使运放稳定地工作在线性区,必须引入深度负反馈。
3.理想运放两输入端间电压V P-V N≈0，如同两输入端近似短路，这种现象称为“虚短”。
4.理想运放流入同相端和流出反相端的电流基本为零,即“虚断”。
5.理想运放的输入电阻趋近于无穷，输出电阻趋近于零。
6.同相放大电路的闭环电压增益为正，且大于等于1。
7.若反相放大电路的反相输入端输入信号,同相输入端接地，则反相输入端呈现虚地。
第三章二极管及其基本电路1.本征半导体：纯净的不带任何杂质的半导体，它的自由电子和空穴的数目相等，对外不显电性。
2.P型半导体：是指在本征半导体中掺入三价元素如硼，形成的主要靠空穴导电的半导体。
有关二极管的知识点总结
有关二极管的知识点总结一、二极管的基本原理1. PN结的形成二极管是由P型半导体和N型半导体按照一定的结构组合而成的。
P型半导体与N型半导体之间的结合称为PN结。
在形成PN结的过程中，由于P型半导体与N型半导体之间存在电子和空穴的扩散运动，使得PN结的两侧形成电场。
当PN结两侧的电场达到平衡状态时，就形成了二极管的基本结构。
2. PN结的导通与截止在二极管中，当PN结两侧的电场受到外加电压的影响时，会发生两种状态：导通和截止。
当外加电压为正向电压时，会使得PN结两侧的电场受到压制，从而形成低电阻通道，使得电流流过二极管，这个状态称为导通状态。
而当外加电压为反向电压时，会使得PN结两侧的电场增强，形成高电阻通道，导致电流无法通过二极管，这个状态称为截止状态。
3. PN结的特性PN结在导通与截止状态下的特性也称为二极管的特性。
在导通状态下，二极管的阻值很小，能够使得电流流过；而在截止状态下，二极管的阻值很大，使得电流无法通过。
根据二极管导通与截止的特性，可以实现二极管的整流、限流、稳压等功能。
二、二极管的结构1. 硅二极管硅二极管是由P型硅半导体和N型硅半导体组成的。
硅二极管的导通电压一般在0.6V左右，具有较高的导通能力和耐压能力，因此在工程中广泛应用。
2. 锗二极管锗二极管是由P型锗半导体和N型锗半导体组成的。
锗二极管的导通电压一般在0.3V左右，具有较低的导通能力和耐压能力，因此在工程中应用的较少。
三、二极管的特性1. 正向导通特性二极管的正向导通特性是指当二极管两端加上正向电压时，导通电流与电压之间的关系。
在正向导通特性下，二极管的导通电压一般在0.6V左右，此时二极管的正向电流随着电压的增大而增大。
2. 反向截止特性二极管的反向截止特性是指当二极管两端加上反向电压时，导通电流与电压之间的关系。
在反向截止特性下，二极管的截止电压一般在5V以上，此时二极管的反向电流随着电压的增大而急剧增大。
3. 正向导通时间与反向恢复时间正向导通时间是指二极管从截止状态向导通状态转换所需要的时间；反向恢复时间是指二极管从导通状态向截止状态转换所需要的时间。
pn结原理
pn结原理PN结原理。
PN结是半导体器件中最基本的结构之一，它由P型半导体和N型半导体组成。
PN结的形成是通过P型半导体和N型半导体的直接结合，形成一种特殊的电子结构。
在这篇文档中，我们将详细介绍PN结的原理及其在半导体器件中的应用。
首先，让我们来了解一下PN结的形成原理。
当P型半导体和N型半导体直接接触时，由于两种半导体材料的禁带宽度不同，会形成一个能带较宽的P-N结区域。
在这个P-N结区域中，P型半导体的空穴会向N型半导体扩散，而N型半导体的自由电子会向P型半导体扩散，最终在P-N结区域形成一个电场。
这个电场会阻止进一步的扩散，形成一个动态平衡的状态，这就是PN结的形成原理。
PN结在半导体器件中有着广泛的应用，其中最为重要的就是二极管。
二极管是一种基本的电子器件，它由P型半导体和N型半导体组成的PN结构。
当PN结处于正向偏置时，电子和空穴会被注入到P-N结区域，形成电流；而当PN结处于反向偏置时，电子和空穴会被阻挡，形成一个高阻态。
这种特性使得二极管可以实现电流的单向导通，因此被广泛应用于电源、整流、放大等电路中。
除了二极管，PN结还广泛应用于光电器件中，例如光电二极管和光伏电池。
光电二极管利用PN结的光电转换特性，将光信号转换为电信号，被广泛应用于光通信、遥感、光电测量等领域；而光伏电池则利用PN结的光电转换特性，将光能转换为电能，被广泛应用于太阳能发电领域。
总结一下，PN结作为半导体器件中最基本的结构之一，其原理和应用都非常重要。
通过对PN结的形成原理的了解，我们可以更好地理解PN结器件的工作原理，为其在电子、光电领域的应用提供理论基础。
希望这篇文档能够帮助大家更加深入地理解PN结的原理及其在半导体器件中的应用。
第二讲 PN结和二极管
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本节主要介绍了以下基本内容： 本节主要介绍了以下基本内容： PN结形成 扩散、复合、空间电荷区（ 结形成： PN结形成：扩散、复合、空间电荷区（耗尽 势垒区、阻挡层、内建电场）、 ）、动态平衡 层、势垒区、阻挡层、内建电场）、动态平衡 PN结的单向导电性 正偏导通、 结的单向导电性： PN结的单向导电性：正偏导通、反偏截止 PN结的特性曲线 结的特性曲线： PN结的特性曲线： 正向特性：死区电压、导通电压 正向特性：死区电压、 反向特性：反向饱和电流、 反向特性：反向饱和电流、温度影响大 击穿特性：电击穿（雪崩击穿、齐纳击穿）、 击穿特性：电击穿（雪崩击穿、齐纳击穿）、 热击穿（不可逆，造成器件损坏） 热击穿（不可逆，造成器件损坏） PN结的电容效应 势垒电容、 结的电容效应： PN结的电容效应：势垒电容、扩散电容 Back Home
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反向击穿分为雪崩击穿和齐纳击穿两种类型。 反向击穿分为雪崩击穿和齐纳击穿两种类型。 雪崩击穿：当反向电压增加时， 雪崩击穿：当反向电压增加时，空间电荷区的电场随之 增强，使通过空间电荷区的电子和空穴获得的能量增大， 增强，使通过空间电荷区的电子和空穴获得的能量增大， 当它们与晶体中的原子发生碰撞时， 当它们与晶体中的原子发生碰撞时，足够大的能量将导致 碰撞电离。而新产生的电子-空穴对在电场的作用下 空穴对在电场的作用下， 碰撞电离。而新产生的电子 空穴对在电场的作用下，同样 会与晶体中的原子发生碰撞电离，再产生新的电子-空穴对 空穴对， 会与晶体中的原子发生碰撞电离，再产生新的电子 空穴对， 形成载流子的倍增效应 当反向电压增加到一定数值时， 倍增效应。 形成载流子的倍增效应。当反向电压增加到一定数值时， 这种情况就象发生雪崩一样，载流子增加得多而快， 这种情况就象发生雪崩一样，载流子增加得多而快，使反 向电流急剧增加，于是导致了PN结的雪崩击穿 结的雪崩击穿。 向电流急剧增加，于是导致了 结的雪崩击穿。 齐纳击穿：齐纳击穿的机理与雪崩击穿不同。 齐纳击穿：齐纳击穿的机理与雪崩击穿不同。在较高的 反向电压作用下，空间电荷区的电场变成强电场， 反向电压作用下，空间电荷区的电场变成强电场，有足够 的能力破坏共价键， 的能力破坏共价键，使束缚在共价键中的电子挣脱束缚而 形成电子-空穴对 造成载流子数目的急剧增加， 空穴对， 形成电子 空穴对，造成载流子数目的急剧增加，从而导致 结的齐纳击穿。 了PN结的齐纳击穿。 结的齐纳击穿
电工电子技术基础知识点详解3-2-1-半导体二极管的结构与特性
Is/ μA
<0.1 几十
①正向起始部分存在一 个死区或门坎，称为 门限电压。 硅：UR = 0.5--0.6V; 锗：UR =0.1-- 0.2V。
②加反向电压时，反向 电流很小
即Is硅(nA)<Is锗(A)
硅管比锗管稳定。
③ 当 反压增 大 UBR 时再 增加,反向电流激增, 发生反向击穿, UBR称 为反向击穿电压。
温度对二极管特性的影响
温度升高，开启电压UR减小，反向电流IS增大。
阳极 + uD - 阴极 iD
iD
50o
20o
uD
二极管符号 二极管的特性曲线往P成N往为结用晶P用面于N体于积结集二检可面成极波大积电管和可小路，变小，制简频，结造称等电工二高容艺极频小中管电，。。路
点接触型用于高P频N结整面流积和大开，关用电路中。
二极管按结构分 面接触型
于工频大电流整流电路
平面型
正极 负极
二极管 符号
伏安特性：是指二极管两端电压和流过二极管电流之间的关系。
由PN结电流方程求出理想的伏安特性曲线，
+ uD -
PN结电流方程为：iD IS (euD UT 1)
iD
1.当加正向电压时
iD ISeuD UT
iD
i 随u↑呈指数规率↑
O
uD 2.当加反向电压时
iD ≈ - Is
电流iD基本不变
晶体二极管的伏安特性
②
UBR
①
③
UR
实测伏安特性
材料 门限电压 导通电压 硅 0.5～0.6V 0.7V 锗 0.1～0.2V 0.3V
PN结相关知识
板书设计
课题：§1—2 PN结及其单向导电性
重点：理解掌握PN结的形成及其单向导电性的原理。
杂质半导体
N型半导体（电子型半导体）：自由电子为多子，空穴为少子。
P型半导体（空穴型半导体）：空穴为多子，自由电子为少子。
§1—2 PN结及其单向导电性
1、PN结的形成
（1）、什么是PN结呢？
采用特殊的制作工艺，将P型半导体和N型半导体紧密地结合在一起，在两种半导体的交界处就会产生一个特殊的接触面，称之为PN 结。
（2）、那么PN结是怎样形成的呢？
扩散运动：指电子和空穴从浓度高的地方向浓度低的地方运动。
复合：电子与空穴结合后同时消失的过程。
漂移运动：半导体中的少数载流子在电场力的作用下的运动。
空间电荷区：由于扩散运动使电子与空穴复合以后，在P区与N区的交界面处留下不能移动带正电和带负电的离子的区域，称为空间电荷区，这就是PN结，在空间电荷区中不再存在载流子，因此PN 结又叫耗尽层。
2、PN结的单向导电性
（1）、外加正向电压时，PN结导通
（2）、外加反向电压时，PN结截止。
第1章PN结二极管讲解
q 2 总电压： n p VD VA (N Ax2 N x p D n) 2 o
28
PN结二极管
电子器件基础
空间电荷区宽度
2 o N A N D 1/ 2 (VD VA )( )] 可推得： xm [ q N AN D
P+N结：
2 o xm [ (VD V A )]1/ 2 xn qN D
Em φ x
24
xn
PN结二极管
2 d qN A 泊松方程： 2 dx o qN D d 2
电子器件基础
– xp< x < 0
dx2 o 利用边界条件求解泊松方程（积分）
边界条件：
0 < x < xn
( x) d 电场零点： dx
电位零点：
x p , xn
0
(0) 0
xm
–
+ 0
1 2
x
xm
1 2
xm
E 0
1 2
xm
x
Em
30
PN结二极管
电子器件基础
xm 2 2 E ( x ) [( ) x ] 可推得电场分布： 2 o 2
q j
xm 2 最大电场： E 0 Em ( ) 2 o 2 q j xm 2 x3 [( ) x ] 电势分布： ( x)
12
PN结二极管
电子器件基础
第2节 平衡PN结
——没有任何外加作用的PN结
1 空间电荷区
P型：杂质原子 ——空穴正电荷 + 负离子电荷 N型：杂质原子 ——电子负电荷 + 正离子电荷 处于电中性平衡状态，ni2 = pp np = nn pn
电工电子技术基础知识点详解1-2-N型半导体和P型半导体
1. N 型半导体掺杂后自由电子数目大量增加，自由电子导电成为这种半导体的主要导电方式，称为电子半导体或N 型半导体。
掺入五价元素SiSiSiSip+ 多余电子磷原子在常温下即可变为自由电子 失去一个电子变为正离子在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素），形成杂质半导体。
在N 型半导体中自由电子是多数载流子，空穴是少数载流子。
2. P 型半导体掺杂后空穴数目大量增加，空穴导电成为这种半导体的主要导电方式，称为空穴半导体或 P 型半导体。
掺入三价元素SiSiSiSi在 P 型半导体中空穴是多数载流子，自由电子是少数载流子。
B – 硼原子接受一个电子变为负离子空穴无论N 型或P 型半导体都是中性的，对外不显电性。
1. 在杂质半导体中多子的数量与（a . 掺杂浓度、b.温度）有关。
2. 在杂质半导体中少子的数量与（a. 掺杂浓度、b.温度）有关。
3. 当温度升高时，少子的数量（a. 减少、b. 不变、c. 增多）。
a b c4. 在外加电压的作用下，P 型半导体中的电流主要是，N 型半导体中的电流主要是。
（a. 电子电流、b.空穴电流）b aN型半导体和P型半导体小结1. N型半导体在本征半导体中掺入五价元素，即为N型半导体。
在N 型半导体中自由电子是多数载流子，空穴是少数载流子。
2. P型半导体在本征半导体中掺入三价元素，即为P型半导体。
在P 型半导体中空穴是多数载流子，自由电子是少数载流子。