PN结伏安特性

二、PN 结伏安特性------流过PN 结的电流与加在其两端电压之间的关系 1、 加电压后，PN 结内部的物理过程（内特性） （1） 加正向电压（或加正偏压，或正偏） 电源的正极接Ｐ区, 负极接Ｎ区。

（a ）此时外加电压在阻挡层内形成的电场与内建电场方向相反,空间电荷区两端电压从V B →V B －V ，变小，这样就打破了原有的动态平衡状态, 扩散>漂移，有电流从P →N ，即多子的扩散电流（包括电子扩散电流和空穴扩散电流）形成正向电流。 （b ）使空间电荷区变窄

加正向电压使P 区中的多数载流子空穴和N 区中的多数载流子电子都要向空间电荷区运动。 当P 区的空穴和N 区的电子进入空间电荷区后, 就要分别中和一部分负离子和正离子, 使空间电荷量减少, 空间电荷区宽度变窄 （c ）中性区少子分布曲线 从N →P 的自由电子扩散电流A ∝点的少子分布梯度po n ∝

从P →N 的空穴扩散电流B ∝点的少子分布梯度

no p ∝

当是P N +

时，po no n p <<， ∴正向电流主要是空穴扩散电流

当是N P +

时，po no n p >>， ∴正向电流主要是电子扩散电流

（2） 加反向电压（或加反偏压，或反偏）

a) 此时外加电压在阻挡层内形成的电场与内建电场方向相同, 空间电荷区两端电压从

V B →V B +V ，变大，这样也打破了原有的动态平衡状态,漂移>扩散，少子的漂移电流（包

括电子漂移电流和空穴漂移电流）形成反向电流S I ，从N →P 。 b) 使空间电荷区变厚 c) 中性区少子分布曲线

由N 到P 的空穴漂移电流大小决定于()n p x 在B 点的梯度，由P 到N 的电子漂移电流大小决定于()p n x 在A 点的梯度

d) 反向电流S I 的特点 （i ） 少子浓度很低，∴S I 很小，μA 数量级

（ii ） 加大反向电压时，S I 基本不变∴S I 叫反向饱和电流 （iii ）

掺杂越浓，,no po p n 越小，∴S I 越小

P N V -P N

V --X X P

N

-X X P

N

（iv ）

温度T ↑时，,no po p n ↑↑S I ∴↑

2、 PN 结伏安特性（外特性）

不管内部物理过程，只管外加电压和电流之间的关系 注意：图上标的都是规定的电流的正方向和电压的极性 由PN 结理论可以证明，正反向特性可以统一表示为：

(1)T

V V S I I e =-，

其中：S I 为反向饱和电流；26T KT

V mV q

=≈，为热电压 （1） 正向（正偏）

T V V >>或100V mV >时，1T

V V Ve

>>

T

V V S I I e ∴=，或ln

T S

I V V I = 特点：

（a ） 有导通电压()D on V ，当()D on V V <时，0I ≈

（b ） 当()D on V V >时，V 的变化引起I 的急剧变化，V 每增大60mV ，I 增大10倍。

或PN 结正向导通时不管流过的电流多大，其两端电压基本不变，约为()D on V 。

Si ：；()0.6~0.7D on V V ≈ Ge ：()0.2~0.3D on V V ≈ （2） 反向（反偏） V < 0

当T V V >>时，S I I =- 很小，几乎为零。

所以PN 结的伏安特性最主要特点就是单向导电性 3、 温度特性

（1） 正向，由T

V V S I I e

= 得：

当温度2T V

V T i S KT V e T I q

n I =↑→↓

↑→→↑↑↑→↑↑

曲线上移，也就是左移 如要保持I 不变，T 升高1o ，正向电压应降低2.5mV 。

（2） 反向，S T I ↑→↑↑，S I I =-，曲线下移。T 升高10 o ，S I 增大1倍

2110

21()()2

T T S S I T I T -=⋅

P

N

V

-

I