如圖,P區(qū)的載流子是空穴,N區(qū)的載流子是自由電子.P區(qū)和N區(qū)接觸,由于濃度的差別,P區(qū)的空穴向N區(qū)移動(dòng),N區(qū)的自由電子向P區(qū)移動(dòng).兩種載流子在接觸面附近會(huì)中和,形成耗盡區(qū),也就是說載流子少了.
N區(qū)靠近耗盡層的部分,原來原子核和自由電子帶電數(shù)目相同,成中性不帶電.現(xiàn)在自由電子少了,去P區(qū)了,空穴多了,P區(qū)來的,所以帶正電.同理P區(qū)靠近耗盡層部分帶負(fù)電.這就形成了內(nèi)電場(chǎng),方向由N區(qū)指向P區(qū).在內(nèi)電場(chǎng)的作用下,空穴帶正電從正向負(fù)移動(dòng),即從N向P;自由電子帶負(fù)電由負(fù)向正,即從P向N移動(dòng).與擴(kuò)散移動(dòng)的方向正好相反.這就是飄逸運(yùn)動(dòng).
當(dāng)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)和飄逸運(yùn)動(dòng)達(dá)到一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡,就形成了PN結(jié).
追答:
同學(xué),你認(rèn)真了。 1、空間電荷區(qū)只是一個(gè)名稱,誰給你限定它有多大了?;蛘哒f只要有電場(chǎng)的就在空間電荷區(qū)里。 2、電子永遠(yuǎn)存在熱運(yùn)動(dòng),所以永遠(yuǎn)會(huì)有自由電子和空穴的存在。
那是1947年的一個(gè)冬天,貝爾實(shí)驗(yàn)室的三位科學(xué)家發(fā)明了三極管,改變了世界,推動(dòng)了全球的半導(dǎo)體電子工業(yè)。于是10年后又一個(gè)冬天,哥仨一起獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。然而這三極管可不是被憑空發(fā)明出來的,從結(jié)構(gòu)上看,她是由兩個(gè)二極管組成,絕逼二極管“干兒子”。今天電子產(chǎn)品世界小編為您帶來 “干爹”二極管的傳奇故事。
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1 二極管工作原理:二極管=PN結(jié)+馬甲兒
在半導(dǎo)體性能被發(fā)現(xiàn)后,二極管成為了世界上第一種半導(dǎo)體器件,目前最常見的結(jié)構(gòu)是,在PN結(jié)上加上引線和封裝,就成為一個(gè)二極管,甚至可以說二極管實(shí)際上就是由一個(gè)PN結(jié)構(gòu)成的,因此二極管工作原理約等于PN的工作原理,小編從源頭講講二極管(PN結(jié))到底是怎么來的?
1.1 二極管工作原理:二極管PN節(jié)的好哥倆:P型半導(dǎo)體、N型半導(dǎo)體
我們一般根據(jù)導(dǎo)電能力(電阻率)的不同將物體來劃分導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體。更通俗地講,完全純凈的、不含雜質(zhì)的半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體。主要常見代表有硅、鍺這兩種元素的單晶體結(jié)構(gòu)。但實(shí)際半導(dǎo)體不能絕對(duì)的純凈,這類半導(dǎo)體稱為雜質(zhì)半導(dǎo)體。
P型半導(dǎo)體
如果我們?cè)诩児柚袚饺肷僭S的硼(最外層有3個(gè)電子),就反而少了1個(gè)電子,而形成一個(gè)空穴,這樣就形成P型半導(dǎo)體(少了1個(gè)帶負(fù)電荷的原子,可視為多了1個(gè)正電荷)。因三價(jià)雜質(zhì)原子在與硅原子形成共價(jià)鍵時(shí),缺少一個(gè)價(jià)電子而在共價(jià)鍵中留下一個(gè)空穴。
圖1.P型半導(dǎo)體的共價(jià)結(jié)構(gòu)
在P型半導(dǎo)體中空穴是多數(shù)載流子,它主要由摻雜形成;自由電子是少數(shù)載流子,由熱激發(fā)形成。空穴很容易俘獲電子,使雜質(zhì)原子成為負(fù)離子。三價(jià)雜質(zhì)因而也稱為受主雜質(zhì)。
N型半導(dǎo)體
如果在純硅中摻雜少許的砷或磷(最外層有5個(gè)電子),就會(huì)多出1個(gè)自由電子,這樣就形成N型半導(dǎo)體,因五價(jià)雜質(zhì)原子中只有四個(gè)價(jià)電子能與周圍四個(gè)半導(dǎo)體原子中的價(jià)電子形成共價(jià)鍵,而多余的一個(gè)價(jià)電子因無共價(jià)鍵束縛而很容易形成自由電子,如圖1所示。
圖2. N型半導(dǎo)體的共價(jià)結(jié)構(gòu)
在N型半導(dǎo)體中自由電子是多數(shù)載流子,它主要由雜質(zhì)原子提供;空穴是少數(shù)載流子,由熱激發(fā)形成。提供自由電子的五價(jià)雜質(zhì)原子因帶正電荷而成為正離子,因此五價(jià)雜質(zhì)原子也稱為施主雜質(zhì)。
1.2 PN結(jié)=P∩N(注:“∩”交集)
在一塊完整的硅片上,用不同的摻雜工藝使其一邊形成N型半導(dǎo)體另一邊形成P型半導(dǎo)體后,兩種半導(dǎo)體的交界面附近的區(qū)域?yàn)镻N結(jié),如圖3所示。在空間電荷區(qū),由于缺少多子,所以也稱耗盡層。
圖3.PN結(jié)原理圖
PN結(jié)的每端都帶電子,這樣排列使電流只能從一個(gè)方向流動(dòng)。當(dāng)沒有電壓通過二極管時(shí),電子就沿著過渡層之間的匯合處從N型半導(dǎo)體流向P型半導(dǎo)體,從而形成一個(gè)耗盡區(qū)。在損耗區(qū)中,半導(dǎo)體物質(zhì)會(huì)回復(fù)到它原來的絕緣狀態(tài)–所有的這些“電子空穴”都會(huì)被填滿,所以就沒有自由電子,也就沒有電流流動(dòng)。
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