原创 P—N结（2）

 2008-4-8 11:10  4376 11 11 分类: 模拟

二：PN结的单向导电性

我们在PN结两端加不同方向的电压，可以破坏它原来的平衡，从而使它呈现出单向导电性。

1.PN结外加正向电压

PN结外加正向电压的接法是P区接电源的正极，N区接电源的负极。这时外加电压形成电场的方向与自建场的方向相反，从而使阻挡层变窄，扩散作用大于漂移作用，多数载流子向对方区域扩散形成正向电流，方向是从P区指向N区。如图（1）所示

这时的PN结处于导通状态，它所呈现的电阻为正向电阻，正向电压越大，电流也越大。它的关系是指数关系：

其中：I_D为流过PN结的电流，U为PN结两端的电压，

U_T=kT/q称为温度电压当量，其中，k为波尔兹曼常数，T为绝对温度，q为电子电量，在室温下（300K）时U_T=26mv，I_S为反向饱和电流。这个公式我们要掌握好！

2.PN结外加反向电压

它的接法与正向相反，即P区接电源的负极，N区接电源的正极。此时的外加电压形成电场的方向与自建场的方向相同，从而使阻挡层变宽，漂移作用大于扩散作用，少数载流子在电场的作用下，形成漂

移电流，它的方向与正向电压的方向相反，所以又称为反向电流。因反向电流是少数载流子形成，故反向电流很小，即使反向电压再增加，少数载流子也不会增加，反向电压也不会增加，因此它又被称为反向饱和电流。即：I_D=-I_S

此时，PN结处于截止状态，呈现的电阻为反向电阻，而且阻值很高。

由以上我们可以看出：PN结在正向电压作用下，处于导通状态，在反向电压的作用下，处于截止状态，因此PN结具有单向导电性。

它的电流和电压的关系通式为：

它被称为伏安特性方程，如图（3）所示为伏安特性曲线。

三：PN结的击穿

PN结处于反向偏置时，在一定的电压范围内，流过PN结的电流很小，但电压超过某一数值时，反向电流急剧增加，这种现象我们就称为反向击穿。
击穿形式分为两种：雪崩击穿和齐纳击穿。
对于硅材料的PN结来说，击穿电压〉7v时为雪崩击穿，<4v时为齐纳击穿。在4v与7v之间，两种击穿都有。这种现象破坏了PN结的单向导电性，我们在使用时要避免。
击穿并不意味着PN结烧坏。

四：PN结的电容效应

   由于电压的变化将引起电荷的变化，从而出现电容效应，PN结内部有电荷的变化，因此它具有电容效应，它的电容效应有两种：势垒电容和扩散电容。
   势垒电容是由阻挡层内的空间电荷引起的。
   扩散电容是PN结在正向电压的作用下，多数载流子在扩散过程中引起电荷的积累而产生的。
PN结正偏时，扩散电容起主要作用，PN结反偏时，势垒电容起主要作用。

五：半导体二极管

半导体二极管是由PN结加上引线和管壳构成的。它的类型很多。

按制造材料分：硅二极管和锗二极管。

按管子的结构来分有：点接触型二极管和面接触型二极管。

二极管的逻辑逻辑符号为：

1.二极管的特性

正向特性
当正向电压低于某一数值时，正向电流很小，只有当正向电压高于某一值时，二极管才有明显的正向电流，这个电压被称为导通电压，我们又称它为门限电压或死区电压，一般用U_ON表示，在室温下，硅管的U_ON约为0.6----0.8V，锗管的U_ON约为0.1--0.3v，我们一般认为当正向电压大于U_ON时，二极管才导通。否则截止。
反向特性
二极管的反向电压一定时，反向电流很小，而且变化不大（反向饱和电流），但反向电压大于某一数值时，反向电流急剧变大，产生击穿。
温度特性
二极管对温度很敏感，在室温附近，温度每升高1度，正向压将减小2--2.5mV，温度每升高10度，反向电流约增加一倍。

2.二极管的主要参数

我们描述器件特性的物理量，称为器件的特性。二极管的特性有：

最大整流电流I_F 它是二极管允许通过的最大正向平均电流。

最大反向工作电压U_R 它是二极管允许的最大工作电压，我们一般取击穿电压的一般作U_R

反向电流I_R 二极管未击穿时的电流，它越小，二极管的单向导电性越好。

最高工作频率f_M它的值取决于PN结结电容的大小，电容越大，频率约高。

二极管的直流电阻R_D 加在管子两端的直流电压与直流电流之比，我们就称为直流电阻，它可表示为：R_D=U_F/I_F它是非线性的，正反向阻值相差越大，二极管的性能越好。