PN结PPT教学课件
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半导体PN结_图文
n=5×1016/cm3 3 本征硅的原子浓度: 4.96×1022/cm3 以上三个浓度基本上依次相差106/cm3 。
21
1.1.3 半导体载流子的运动
漂移运动：两种载流子（电子和空穴）在
电场的作用下产生的定向运动。
两种载流子运动产生的电流方向一致。
空穴
电流I
. 。 。 。
.
∙
电子
电场作用下的漂移运动
因五价杂质原子中只有四个价电子能与周围四个半 导体原子中的价电子形成共价键，而多余的一个价电子 因无共价键束缚而很容易被激发而成为自由电子。
在N型半导体中自由电子是多数载流子,它主要由 杂质原子提供；空穴是少数载流子, 由热激发形成。
提供自由电子的五价杂质原子因带正电荷而成为 正离子，因此五价杂质原子也称为施主杂质。
按电容的定义:
即电压变化将引起电荷变化, 从而反映出电容效应。 而ＰＮ结两端加上电压, ＰＮ结内就有电荷的变
化, 说明ＰＮ结具有电容效应。 PN结具有的电容效应，由两方面的因素决定。 一是势垒电容CB 二是扩散电容CD
40
1) 势垒电容CT
势垒电容是由阻挡层内空间电荷引起的。 空间电荷区是由不能移动的正负杂质离子所形成的,均 具有一定的电荷量, 所以在ＰＮ结储存了一定的电荷, 当外 加电压使阻挡层变宽时, 电荷量增加；反之, 外加电压使阻 挡层变窄时, 电荷量减少。 即阻挡层中的电荷量随外加电压变化而改变, 形成了电容效 应, 称为势垒电容,用 CT表示。
如果外加电压使PN结中： P区的电位高于N区的电位，称为加正向电压， 简称正偏； P区的电位低于N区的电位，称为加反向电压， 简称反偏。
30
在一定的温度条件下 ，由本征激发决定的少子 浓度是一定的，故少子形 成的漂移电流是恒定的， 基本上与所加反向电压的 大小无关，这个电流也称 为反向饱和电流。
21
1.1.3 半导体载流子的运动
漂移运动：两种载流子（电子和空穴）在
电场的作用下产生的定向运动。
两种载流子运动产生的电流方向一致。
空穴
电流I
. 。 。 。
.
∙
电子
电场作用下的漂移运动
因五价杂质原子中只有四个价电子能与周围四个半 导体原子中的价电子形成共价键，而多余的一个价电子 因无共价键束缚而很容易被激发而成为自由电子。
在N型半导体中自由电子是多数载流子,它主要由 杂质原子提供；空穴是少数载流子, 由热激发形成。
提供自由电子的五价杂质原子因带正电荷而成为 正离子，因此五价杂质原子也称为施主杂质。
按电容的定义:
即电压变化将引起电荷变化, 从而反映出电容效应。 而ＰＮ结两端加上电压, ＰＮ结内就有电荷的变
化, 说明ＰＮ结具有电容效应。 PN结具有的电容效应，由两方面的因素决定。 一是势垒电容CB 二是扩散电容CD
40
1) 势垒电容CT
势垒电容是由阻挡层内空间电荷引起的。 空间电荷区是由不能移动的正负杂质离子所形成的,均 具有一定的电荷量, 所以在ＰＮ结储存了一定的电荷, 当外 加电压使阻挡层变宽时, 电荷量增加；反之, 外加电压使阻 挡层变窄时, 电荷量减少。 即阻挡层中的电荷量随外加电压变化而改变, 形成了电容效 应, 称为势垒电容,用 CT表示。
如果外加电压使PN结中： P区的电位高于N区的电位，称为加正向电压， 简称正偏； P区的电位低于N区的电位，称为加反向电压， 简称反偏。
30
在一定的温度条件下 ，由本征激发决定的少子 浓度是一定的，故少子形 成的漂移电流是恒定的， 基本上与所加反向电压的 大小无关，这个电流也称 为反向饱和电流。
PN结原理及制备工艺ppt课件
❖当温度一定时，少子浓度一定，反向电流几乎不随 外加电压而变化，故称为 反向饱和电流 。
15
PN结正偏时呈导通 状态，正向电阻很小， 正向电流很大；
PN结反偏时呈截止 状态，反向电阻很大， 反向电流很小。 —— PN结的单向导电 性
16
半导体二极管的结构和类型
在一个PN结的两端，各引一根电极引线，并用外壳封装起来就 构成了半导体二极管，（或称晶体二极管，简称二极管。 由P区引出的电极称为阳极（正极） 由N区引出的电极称为阴极（负极）
8
说明 ❖杂质半导体呈电中性，任一空间的正负电荷数相等
N型半导体：电子+正离子 P型半导体：空穴+负离子 ❖多子主要由掺杂形成,少子本征激发形成
9
PN结的形成
载流子的扩散运动
★PN结：
P区
- ---- ---- ----
+ ++++ + ++++
+ + + + + N区
建立内电场
扩散运动和 漂移运动达到
12
综上所述，PN结中存在着两种载流子的运 动。一种是多子克服电场的阻力的扩散运 动；另一种是少子在内电场的作用下产生 的漂移运动。因此，只有当扩散运动与漂 移运动达到动态平衡时，空间电荷区的宽 度和内建电场才能相对稳定。由于两种运 动产生的电流方向相反，因而在无外电场 或其他因素激励时，PN结中无宏观电流。
做为扩散的掩蔽膜。 4、氧化层的厚度需要大于设计的厚度，为2什2 么
(2) 涂胶
photoresist
问题： 1、涂胶.avi过程 2、光刻胶分类，作用，常用的光刻胶？
聚乙烯醇肉桂酸酯光刻胶 3、涂胶后，曝光前，有一个对光刻胶加固的过程叫做？？
15
PN结正偏时呈导通 状态，正向电阻很小， 正向电流很大；
PN结反偏时呈截止 状态，反向电阻很大， 反向电流很小。 —— PN结的单向导电 性
16
半导体二极管的结构和类型
在一个PN结的两端，各引一根电极引线，并用外壳封装起来就 构成了半导体二极管，（或称晶体二极管，简称二极管。 由P区引出的电极称为阳极（正极） 由N区引出的电极称为阴极（负极）
8
说明 ❖杂质半导体呈电中性，任一空间的正负电荷数相等
N型半导体：电子+正离子 P型半导体：空穴+负离子 ❖多子主要由掺杂形成,少子本征激发形成
9
PN结的形成
载流子的扩散运动
★PN结：
P区
- ---- ---- ----
+ ++++ + ++++
+ + + + + N区
建立内电场
扩散运动和 漂移运动达到
12
综上所述，PN结中存在着两种载流子的运 动。一种是多子克服电场的阻力的扩散运 动；另一种是少子在内电场的作用下产生 的漂移运动。因此，只有当扩散运动与漂 移运动达到动态平衡时，空间电荷区的宽 度和内建电场才能相对稳定。由于两种运 动产生的电流方向相反，因而在无外电场 或其他因素激励时，PN结中无宏观电流。
做为扩散的掩蔽膜。 4、氧化层的厚度需要大于设计的厚度，为2什2 么
(2) 涂胶
photoresist
问题： 1、涂胶.avi过程 2、光刻胶分类，作用，常用的光刻胶？
聚乙烯醇肉桂酸酯光刻胶 3、涂胶后，曝光前，有一个对光刻胶加固的过程叫做？？
PN结——电容特性优秀课件
的电子电流一定；半导体流向金
－
属的电子电流因电位增加而降低，
故有半导体→金属反向电流（恒
定）。
金属半导体接触I-U特性类似于pn结的伏安特性
I
正向特性
VD
反向特性
肖特基二极管
利用金属—半导体整流接触特性制成的二极管称 为肖特基二极管。
肖特基二极管与pn二极管的比较
相同：单向导电性 不同：
1 反向电流产生机制不同： ➢肖特基二极管为多数载流子工作 ➢pn接面二极管为少数载流子工作 ➢结果：肖特基二极管的饱和电流要 大得多，起始电流也较大。
P
△U变化时，P区 积累的非平衡少 子浓度分布图
3 1
2
电子浓度
1 ΔU=0
2 ΔU<0
x 3 ΔU>0
U ΔU
N
+ +
+ +
....................................
. ..
.
.
P
PN结正向偏置电压越高，积累的非平衡少子越多。
这种电容效应用扩散电容CD表征。
CD Q U
PN结正偏时，由N区扩 散到P区的电子（非平衡少 子），堆积在 P 区内紧靠 PN结的附近，到远离交界 面处，形成一定的浓度梯 度分布曲线。电压增大， 正向（扩散）电流增大。
扩散电容示意图
U ΔU
N
+ +
+ +
....................................
. . .
..
C1 L
Байду номын сангаасDC
R
+ UD –
第6章pn结ppt课件-PPT精选文档
的 ， 电 区 带
E(x) dx = Em W / 2
-xP -xP 0 xn x
第6章 pn结
• •
热平衡态下的p-n结
p-n结空间电荷层、势垒层、内建电场
非平衡态下的p-n结
p-n结的直流伏安特性(整流)
•
pn结电容
势垒电容 扩散电容
p型、n型半导体
•
•
掺杂
掺入(doping)V族元素，P或 As(施主，Donor)形成 n型 (negative)半导体
Si
Si
Si
•
Si
两边的载流子分别往对方扩散 → 电离杂质中心形成空间电荷 → 产生电场 内建电场： n区指向p区，从正 电荷指向负电荷的电场，引起 载流子的漂移运动
p
n
漂移
扩散 导带电子的运动
电场阻挡载流子的扩散 空间电荷层又称为势垒层
空间电荷区
单独的N型和P型半导体是电中性的,当这两种半导体结合形成PN结时， 将在N型半导体和P型半导体的结合面上形成如下物理过程:
称为 约化浓度。
4、pn结接触电势差
最大电场Em在结界面处 p-n结的内建电势VD也就是p型半 导体和n型半导体之间的接触电 势差。
VD = -
p
－ －
＋ ＋
n
电 场 E
∫
xn
由 于 从 n 区 指 向 p 区 内 建 电 场 的 不 断 增 强 空 间 电 荷 区 内 电 子 Em 势 能 - q V ( x ) 由 n 区 向 p 不 断 升 高 ， 导 致 能 上下移动
s
s
由上式可求出 N 区与 P 区的耗尽区宽度 及 总的耗尽区宽度，
PN结的形成及特性.ppt
与硅原子相撞时，使价电子脱离共价键的束缚， iD
产生新的电子空穴对，新的电子空穴对又产生
碰撞，又产生新的电子空穴对，这种连锁反应
使载流子数目增加，从而电流增加。 V(BR)
击穿电压>6V
vD
齐纳击穿(Zener译音)，又称隧道击穿：杂
质浓度很高时，PN结的阻挡层很薄，虽然反 向电压只有几伏，但电场强度确很大，强电 场可把共价键中的电子拉出，新产生的电子 空穴使PN结反向电流激增。击穿电压<6V
3、P 区中的电子和 N区中的空穴（都是少 子），数量有限，因此由它们形成的电流 很小。
二、 PN结的单向导电性
PN 结加上正向电压、正向偏置的意思是： P 区接 电源正端、N 区接电源的负端。
PN 结加上反向电压、反向偏置的意思是： P接电 源的负端、N 区接电源正端。
1.PN 结正向偏置 P区接“+”，N区接“-”
指数函数
iD IS (evD /VT 1)
其中Is为反向饱和电流， VT=kT/q，称为热电压，为k为 玻耳兹曼常数，T为热力学温 度，q为电子的电量，常温下， T＝300K时，vT=26mv
i/mA
Hale Waihona Puke 3020Is10
20 10 0
2 0.5 1.0 1.5 v/V 4
-i/ uA
4. PN结的击穿特性
5、PN结的电容特性
势垒电容：因电荷存储在势垒区得名。 Q
Q
CB
Q V
dQ dV
V
,CB
CB0 (1 VD
)m
V
V0
势垒电容 ：PN结耗尽层中缺乏载流子，电阻率 V 高，相当于一绝缘介质，它的两侧为P区和N区， 其导电率较高，相当于电容器的金属板，耗尽层 中存在的不能移动的正负离子相当于存储的电荷， 当外加电压改变时，电荷量也改变，即外加反向 电压时，电荷量增加；外加正向电压时，电荷量 减少，这些现象跟电容的作用类似。因电荷存储 在势垒区而得名。
PN结的形成及特性PPT课件
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- - - - - - + ++ +++
- - - - - -+ ++ +++
少子(自由电子)
P
N
少子(空穴)
N区有许多自由电子（多数载流子）和几个由于热产生的空穴 （少数载流子），而P区有许多空穴（多数载流子）和几个由于热产生 的自由电子（少数电子）。PN结构成了基本的二极管。二极管是只允 许电流往一个方向流动的元件。
P
N
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P 型半导体
N 型半导体
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少子(自由电子)
P
N
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第六章pn结PPT课件
扩散电流与复合电流之比与 V 有关
J扩 exp qV
Jr
2KT
V ，J扩/Jr 迅速 ，低 V时, Jr > J扩
V ，J扩/Jr 迅速 ，高 V时, Jr < J扩
第42页/共68页
J/Js
实际pn结的电流电压特性
第43页/共68页
大注入情况
正向偏压较大时，注入的非平衡少子浓度接近 或超过该区多子浓度的情况
玻耳兹曼边界条件 －在耗尽层两端，载流子分布满足玻氏分布
第24页/共68页
2．正偏时载流子的运动和电流成分
J Jp
Jn
x
xp’
xp
xn
xn’
第25页/共68页
通过pn结的总 J： J = Jp扩（n 区边界）+ Jn扩（ p 区边界）
3．正偏下的电流密度 （推导自学）
qV
J Js e KT 1
Ge: Eg 小，ni2大，反向电流中扩散电流主要 Si: Eg 大， ni2小，反向电流中势垒产生电流主要
第39页/共68页
势垒区的复合电流
正向偏压，从n区注入p区的电子和从p区注入
n区的空穴，在势垒区内复合了一部分，构成
了另一股正向电流。
P
N
+
－
总正向电流密度
J正 ＝ J扩＋ Jr
Ε内
复合电流密度 Jr
pn结的正向电 流电压关系式
其中：
Js
qDp Lp
pno
qDn Ln
npo
第26页/共68页
对于p＋n结：
J
q
Dp pn0
qV
(e KT
1)
Lp
对于pn＋结：
pn结(ppt文档)
尽近似），再利用泊松方程
d dx KS0
求得ξ
与 x的关系。再利用
dV dx
求解V与x的
关系。
5、pn结的势垒高度qVbi
平衡pn结的空间电荷区两端间的电势差Vbi称pn结的接 触电势或内建电势差。相应的电子电势能之差，即能
带的弯曲量qVbi称为pn结的势垒高度。
练习：已知pn突变结的两边掺杂浓度分别为NA， ND，求解内建电势差Vbi。
定量的静电关系式
• VA=0条件下的突变结
根据耗尽近似：
qNA
qND
0
xp x 0
0 x xn
x xp 或 x xn
根据泊松方程：
qNA
d
dx
KS0 qND KS0
0
xp x 0
0 x xn
x xp 或 x xn
解得：
dV (x)
dx
qN A
KS0
(xp
x)
qND KS0
( xn
x)
解得：
V (x)
qN A 2KS0
(xp
x)2
Vbi
qND 2KS0
( xn
x)2
xp x 0
0 x xn
xp x 0
0 x xn
利用：
N A xp N D xn
EFP EFn qVA
8、pn结势垒区载流子分布
证明：
qVbi qV ( x)
n x nn0e kT
qVbi
np0 nn0e kT
PN结精品PPT课件
P区相对于N区具有电势差 —— VD
3、P-N结能带图
P区电子的能量向上移动 qVD
—— 抵消原来P区和N区电子费密能级的差别
且有
qVD (EF ) N (EF )P
—— 半导体中载流 子浓度远远低于金属
—— PN结处形成的 电荷空间分布区域约 在微米数量级
4．p-n结接触电势差
• 平衡p-n结的空间电荷区两端间的电势差VD 为p-n结的接触电势差或内建电势差。相应 的电子电势能之差即能带的弯曲量qVD为 pn的势垒高度。
0
—— 反向抽取使边界少子 的浓度减小
反向电流 j j0 (eqV / kBT 1)
边界处 x 0
N0
n
0 P
(
e
qV
/
kBT
1)
电子扩散流密度
n
0 P
(
e
qV
/
kBT
1) Dn Ln
Dn and Ln —— 电子的扩散系数和扩散长度
注入到P区的电子电流密度
jn
qn
0 P
(
e
qV
/
k
BT
1) Dn Ln
—— 在N区边界空穴积累，同时向N区扩散，也是非平衡 载流子边扩散、边复合形成空穴电流
——只有N区的空穴和P区的电子在结区电场的作用下才能 漂移过PN结
N区的空穴一到达边界即被拉到P区 P区的电子一到达边界即被拉到N区 —— PN结方向抽取作用
PN加有反向电压 V Vr 势垒变为 q(VD Vr )
P区边界电子的浓度
nP
n e0 qVr / kBT P
n e0 qVr / kBT P
图5-2 合金法制造p-n结过程
3、P-N结能带图
P区电子的能量向上移动 qVD
—— 抵消原来P区和N区电子费密能级的差别
且有
qVD (EF ) N (EF )P
—— 半导体中载流 子浓度远远低于金属
—— PN结处形成的 电荷空间分布区域约 在微米数量级
4．p-n结接触电势差
• 平衡p-n结的空间电荷区两端间的电势差VD 为p-n结的接触电势差或内建电势差。相应 的电子电势能之差即能带的弯曲量qVD为 pn的势垒高度。
0
—— 反向抽取使边界少子 的浓度减小
反向电流 j j0 (eqV / kBT 1)
边界处 x 0
N0
n
0 P
(
e
qV
/
kBT
1)
电子扩散流密度
n
0 P
(
e
qV
/
kBT
1) Dn Ln
Dn and Ln —— 电子的扩散系数和扩散长度
注入到P区的电子电流密度
jn
qn
0 P
(
e
qV
/
k
BT
1) Dn Ln
—— 在N区边界空穴积累，同时向N区扩散，也是非平衡 载流子边扩散、边复合形成空穴电流
——只有N区的空穴和P区的电子在结区电场的作用下才能 漂移过PN结
N区的空穴一到达边界即被拉到P区 P区的电子一到达边界即被拉到N区 —— PN结方向抽取作用
PN加有反向电压 V Vr 势垒变为 q(VD Vr )
P区边界电子的浓度
nP
n e0 qVr / kBT P
n e0 qVr / kBT P
图5-2 合金法制造p-n结过程
第6章pn结ppt课件
p-n结的制作过程
衬底制备 → 氧化 → 光刻出窗口 → 从窗口掺入杂质 (高温扩散或离子注入) → 形成p-n结。
SiO2
n型衬底
1. ( 表面制备 )
杂质
n型衬底
2. ( 氧化 )
n型衬底
3. ( 光刻 )
n型衬底
4. ( 扩散 )
p
n型衬底
5. ( p-n结 )
6. ( 做电极 和封装等 )
不断升高，导致能带
上下-x移P 动0
xn
x
qVD EF Ei
W
内建电势 的求解
对内建电场作积分可得 内建电势（也称为 扩散电势）Vbi
Vbi
xn xp
E(x) dx
1 2
xn xp
Emax
s
2qN0
E2 max
1
或
Emax
2qN
s
0
Vbi
2
（2-10）
qV ( x)qVD
∴ n(x) nn0 e k0T
同理：
qVD qV ( x)
p(x) pn0 e k0T
qVD
np0 nn0e k0T
qVD
pn0 pp0e k0T
势垒区中，电子、空穴服从玻耳兹曼分布
多子浓度指数衰减，与相应的n区，p区体内相比，多 子好像被耗尽一样，因此一般常把势垒区叫耗尽区
ln
ni
EF Ei k0T
d (ln n) 1 ( dEF dEi )
dx
k0T dx dx
Jn
nqn
E
半导体物理 第六章 pn结ppt课件
E E cn x n n exp( ) x n 0 k T 0
qV ( x ) qV D n ) n 0exp( k T 0
当 X=Xn时，V(x)=VD,
n(x)=nn0
当 X=-Xp时，V(x)=0, n(-xp)=nn0
qV D n ( x ) n n exp( ) p p 0 n 0 k T 0
产生漂移电流
6.1.3
电子从费米能级高的n区流 向费米能级低的p区， 空穴从p流到n区。
最后，Pn具有统一费米能级EF,
EFn不断下移，EFp不断上 Pn结处于平衡状态。 移,直到EFn=EFp，
能带发生整体相对移动与pn结空 间电荷区中存在内建电场有关。
随内建电场(np)不断增大， V(x)不断降低，
使漂移电流〉扩散电流
少数载流子的抽取或吸出：n区边界nn’处的空穴被 势垒区强场驱向p区， p区边界pp’处的电子被驱向n 区。
qV D p p exp( ) n 0 p 0 k T 0
平衡时，pn结具有统一的费米 能级，无净电流流过pn结。 1. 外加电压下，pn结势垒的变化及载流子的运动 势垒区：载流子浓度很小，电阻很大； 势垒外：载流子浓度很大，电阻很小； 外加正向偏压主要降在势垒区；外加正向电场与 内建电场方向相反， 产生现象：势垒区电场减小，使势垒区空间电荷减小； 载流子扩散流〉漂移流， 净扩散流〉0 ； 宽度减小； 势垒高度降低(高度从qVD降到q（VD-V)
高温熔融的铝冷却后，n型硅片 上形成高浓度的p型薄层。
P型杂质浓度NA,
n型杂质浓度ND,
特点：交界面浓度发生突变。
在n型单晶硅片上扩散受主杂质，形成pn结。 杂质浓度从p到n 逐渐变化，称为缓变结。
医学影像学课件-PN结
医学影像设备中的PN结
医学影像设备中的PN结主要应用于 光电转换和信号处理等方面。
在超声设备中，PN结可以用于接收 超声波信号，并将其转换为电信号进 行处理。
在X射线设备中，PN结可以用于光电 转换，将X射线光子转换为电信号， 进而转换为数字信号供后续处理和显 示。
在磁共振设备中，PN结可以用于接 收磁场变化信号，并将其转换为电信 号进行处理。
医学影像学课件-pn结
目录
CONTENTS
• PN结的基本概念 • PN结的物理特性 • PN结在医学影像中的应用 • PN结的发展趋势与未来展望
01 PN结的基本概念
CHAPTER
PN结的定义
01
PN结是指半导体中，P型和N型 半导体通过扩散运动相互接触形 成的界面区域。
02
它具有单向导电性，是电子和空 穴的阻挡层。
PN结的结构
PN结由P型半导体和N型半导体相接触形成，界面两侧分别是电子聚集的N型区 域和空穴聚集的P型区域。
在PN结处，载流子的浓度会发生急剧变化，产生一个空间电荷区。
PN结的形成
PN结的形成是由于P型和N型 半导体中的载流子浓度不同， 导致载流子从高浓度向低浓度 扩散。
在扩散过程中，P型半导体中的 空穴向N型半导体扩散，而N 型半导体中的电子向P型半导体 扩散。
数据安全与隐私保护
随着医学影像的数字化，数据安全和 隐私保护成为重要问题，需要加强数 据加密和访问控制等措施。
医学影像的质量控制
医学影像的人才培养
加强医学影像专业人才的培养，提高 医学影像领域的整体水平。
建立完善的医学影像质量控制体系， 确保医学影像的质量和可靠性。
谢谢
THANKS
PN结在医学影像中的未来应用
PN结 PPT课件
将一块半导体的一侧掺杂成P型半导体，另一侧掺杂
成N型半导体，在两种半导体的交界面处将形成一
个特殊的薄层
PN结
13
① 多子扩散运动形成空间电荷区
由于浓度差，电子和空穴都要从浓度高的区域向…
扩散的结果，交界面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，这样在交界面处出现由数量相等的
(b)锗原子 简化模型
硅和锗都是四价元素,原子的最外层轨道上有四个
价电子。
4
1.本征半导体（纯净的半导体晶体）
点阵结构：每个原子周围有四个相邻的原子，原子 之间通过共价键紧密结合在一起。原子最外层的 价电子不仅围绕…两个相邻原子共用一对电子
硅 和 锗 的
晶 体 结 构 （ａ）点阵结构
（ｂ）共价键结构
a. 外加正向电压较小时，外电场不足以克服内 电场对多子扩散的阻力，PN结仍处于截止状态 b. 正向电压大于“开启电压UON”后，i 随着 u 增大迅速上升。
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P42
c. 外加反向电压时， PN结处于截止状态，反 向电流 IR 很小。 d. 反向电压大于“击穿电压U（BR）”时，反向 电流 IR 急剧增加。
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热激发产生自由电子和空穴
室温下，由于热运动少数价电子挣脱共价键的束缚
成为自由电子，同时在 共价键中留下一个空位 这个空位称为“空穴” 。失去价电子的原子成 为正离子，就好象空穴 带正电荷一样。
在电子技术中,将空穴看 成带正电荷的载流子。
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空穴运动 （与自由电子的运动不同）
有了空穴，邻近共价键中的价电子很容易过来填补
(a)管芯结构图 (b)结构示意图 (c) 电路符号
医学影像学-- PN结 ppt课件
U U
U
1）. 正向特性 当U＞0，即处于正 向特性区域。正向区 又分为两段： 当0＜U＜Uth时， 正向电流为零，Uth称 为死区电压或开启电 压。 当U＞Uth时，开始 出现正向电流，并按 指数规律增长。
硅二极管的死区电压Uth＝0.5 V左右， 锗二极管的死区电压Uth＝0.1 V左右。
PPT课件 19
U UT
qU KT
U U B : 击穿特性
UB
PPT课件
15
4、PN结的击穿 当反向电压超过一定值时,PN结会出现击穿,此时 反向电流剧增，反向电流开始剧增的电压称为 反向击穿电压. 1)齐纳击穿: 内电场的强作用下,束缚电子被直接从 共价键中拉出来,形成电子空穴对,而产生大量的载 流子,加强了漂移运动,出现击穿.本质是场致激发.<5 2)雪崩击穿: 内电场的强作用下,在结内作漂移运动的少
数载流子,受到电场的加速作用可获得很大的能量.它与结 内原子碰撞时,使原子的价电子摆脱束缚状态而形成电子 空穴对.新生的电子、空穴对再去碰撞其它原子，产生更 多的电子、空穴对。使载流子数剧增。反向电流迅速增大， 出现击穿。本质是碰撞电离。>8v 注意：出现击穿，PN结并不一定坏了，只有超过允 16 PPT课件 许值时，才烧毁。
UBR
U
从击穿的机理上看，硅二极管若|UBR|≥7V时，主要是 雪崩击穿；若UBR≤4V则主要是齐纳击穿，当在4V～7V 之间两种击穿都有，有可能获得零温度系数点。
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PN结形成小结
1)PN 型半导体特点 2)两种载流子及两种运动形式 3)空间电荷区形成 4)内电场 5)PN 结形成
PPT课件
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PN结单向导电性引言： PN结具有单向导电性，若外加电压使电流从P 区流到N区，PN结呈低阻性，所以电流大；反 之是高阻性，电流小。 如果外加电压使： PN结P区的电位高于N区的电位称为加正向 电压，简称正偏； PN结P区的电位低于N区的电位称为加反向 电压，简称反偏。
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半导体二极管和三极管
§ 15-2. PN结
不论是P型半导体还是N型半导体，都只能看做是 一般的导电材料，不具有半导体器件的任何特点。
半导体器件的核心是PN结，是采取一定的工艺措 施在一块半导体晶片的两侧分别制成P型半导体和 N型半导体，在两种半导体的交界面上形成PN结。
各种各样的半导体器件都是以PN结为核心而制成 的，正确认识PN结是了解和运用各种半导体器件 的关键所在。
少子是由热激发产生的， 即温度愈高少子的数量 愈多，故温度对反向电 流的影响很大。
PN结具有单向导电性，
即正向导通、反向截止。
内电场方向
I~0 外电场方向
+
半导体二极管和三极管
PPT教学课件
谢谢观看
Thank You For Watching
下面讨论加有Leabharlann 部电压时的PN结特性。1. 加 正向电压
P 变窄 N
将外电源的正端接P区、 负端接N区。
外电场与内电场方向相
反，空间电荷区变窄。 漂移运动变弱，扩散运 动增强，多子形成正向
I
内电场方向 外电场方向
电流。
+
2. 加 反向电压
半导体二极管和三极管
将外电源的正端接N区、负端接P 区。
外电场与内电场方向相同，空间电荷区变宽。扩 散运动变弱，漂移运动增强，参与漂移运动的载 流子是少子，反向电流极小。 P 变宽 N
漂移 载流子受电场作用沿电场力方向的运动。
耗尽层中载流子的扩散和漂移运动最后达到一种动 态平衡，这样的耗尽层就是PN结。
PN结内电场的方 向由N区指向P区。
P区 空间电荷区 N区
二、 PN结的单向导电性
半导体二极管和三极管
PN结未加电压时，载流子的扩散和漂移运动处于 动态平衡，空间电荷区的宽度基本稳定。
一、PN结的形成
一块晶片的两边分
别为P型半导体和 N型半导体。
多数载流子将扩散 形成耗尽层；
耗尽了载流子的交 界处留下不可移动 的离子形成空间电 荷区；（内电场）
内电场阻碍了多子 的继续扩散。
半导体二极管和三极管
P
N
P区 空间电荷区 N区
载流子的运动有两种形式：
半导体二极管和三极管
扩散 由于载流子浓度梯度引起的载流子从高浓度区 向低浓度区的运动。
§ 15-2. PN结
不论是P型半导体还是N型半导体，都只能看做是 一般的导电材料，不具有半导体器件的任何特点。
半导体器件的核心是PN结，是采取一定的工艺措 施在一块半导体晶片的两侧分别制成P型半导体和 N型半导体，在两种半导体的交界面上形成PN结。
各种各样的半导体器件都是以PN结为核心而制成 的，正确认识PN结是了解和运用各种半导体器件 的关键所在。
少子是由热激发产生的， 即温度愈高少子的数量 愈多，故温度对反向电 流的影响很大。
PN结具有单向导电性，
即正向导通、反向截止。
内电场方向
I~0 外电场方向
+
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下面讨论加有Leabharlann 部电压时的PN结特性。1. 加 正向电压
P 变窄 N
将外电源的正端接P区、 负端接N区。
外电场与内电场方向相
反，空间电荷区变窄。 漂移运动变弱，扩散运 动增强，多子形成正向
I
内电场方向 外电场方向
电流。
+
2. 加 反向电压
半导体二极管和三极管
将外电源的正端接N区、负端接P 区。
外电场与内电场方向相同，空间电荷区变宽。扩 散运动变弱，漂移运动增强，参与漂移运动的载 流子是少子，反向电流极小。 P 变宽 N
漂移 载流子受电场作用沿电场力方向的运动。
耗尽层中载流子的扩散和漂移运动最后达到一种动 态平衡，这样的耗尽层就是PN结。
PN结内电场的方 向由N区指向P区。
P区 空间电荷区 N区
二、 PN结的单向导电性
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PN结未加电压时，载流子的扩散和漂移运动处于 动态平衡，空间电荷区的宽度基本稳定。
一、PN结的形成
一块晶片的两边分
别为P型半导体和 N型半导体。
多数载流子将扩散 形成耗尽层；
耗尽了载流子的交 界处留下不可移动 的离子形成空间电 荷区；（内电场）
内电场阻碍了多子 的继续扩散。
半导体二极管和三极管
P
N
P区 空间电荷区 N区
载流子的运动有两种形式：
半导体二极管和三极管
扩散 由于载流子浓度梯度引起的载流子从高浓度区 向低浓度区的运动。