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大赛作品详情
电工学之电子技术
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作品名称:电工学之电子技术
学校名称:宝鸡文理学院
参赛队伍:王平
参赛学生:王娟平  

详细说明

1、回顾前面:

     半导体材料   

         本征半导体:完全纯净、晶格完整的半导体。

         杂质半导体  (微量)

              N型半导体:在本征半导体中加入五价元素(P),在保持晶体结构不变的情况下,电子是多子。

              P型半导体:在本征半导体中加入三价元素(B),在保持晶体结构不变的情况下,空穴是多子。

      结论:加入P不是P,而是N

2PN结的形成原理和过程

   2.1知识铺垫:

          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。

          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。

   2.2 PN结的形成

    刚开始扩散运动使电子与空穴复合,那么在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,如图的中间深色区域,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,只有不能移动的带电离子形成电场的效果,称作PN结的自建电场,图示方向由N区指向P区。

    刚开始时,扩散运动强于漂移运动,使空间电荷区不断加宽,内电场也随之增强,这又使漂移运动增强,空间电荷区变窄,最后当两种运动达到动态平衡时,内电场保持稳定,便形成了PN结。

    结论:动态平衡                  

3PN结的单向导电性

    PN结是构成多种半导体器件的基础,那么半导体器件接在电路中,作为元器件,两边就有电位差,就相当于在PN结两端加电压,那就只有两种可能性,左正右负或左负右正。

   3.1  PN结正向导通(P指向 N)

    P区加正电压,N区加负电压,如图示,则产生的外电场与内电场方向相反,削弱了内电场的作用,促使扩散运动增强,电流增大;同时空间电荷区中一部分正负离子被扩散进来的电子和空穴中和,空间电荷量减少,结果使空间电荷区变薄;外电源源源不断地提供多子通过PN结,从而形成了比较大的通过PN结的正向导通电流,那么正向导通电阻较小。

   3.2  PN结反向截止(N指向 P)

    P区加负电压,N区加正电压,如图示,则产生的外电场与内电场方向相同,加强了内电场的作用,促使扩散运动非常微弱,电流为零;同时空间电荷区中的正负离子增多,拉大了空间电荷区的区域,结果使空间电荷区变厚;在加大了的电场力作用下,扩散电流为零,那么少子的漂移电流就表现了出来,只是少子的量少,所以形成的电流很小,而且方向与前面正偏时相反,称反方向小电流。相对于PN结正向导通而言,称作PN结反向截止。

结论:PN结加正向偏置电压就导通,加反向偏置电压就截止,具有单向导电性的特点。

4、引入二极管

         PN结是构成多种半导体器件的基础,联想原来学过的具有单向导电性的物理器  

     件二极管,引入了下次课的内容。

5、总结、布置作业

    5.1 本次课学习了PN结的形成

即:       浓度差                                                   

        多子的扩散运动                

          空间电荷区 

        少子的漂移运动

                           阻碍了多子的扩散运动

         稳定的自建电场                             动态平衡

                           增强了少子的漂移运动

    5.2 PN结的单向导电特性

          PN结加正向偏置电压(压降为指向N)就导通,

          PN结加反向偏置电压(压降为N指向P)就截止,

            故,PN具有单向导电性的特点。   

 


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