2022-2023学年高二物理竞赛课件：PN结的伏安特性（单向导电性）

PN结的伏安特性（单向导电性） PN结的伏安特性（单向导电性） 一、 PN结正向伏安特性： P+ N 内建电场E lo + - V PN结正偏 阻挡层变薄 内建电场减弱 多子扩散>>少子漂移 多子扩散形成较大的正向电流I PN结导通 I 电压V  电流I  正向接法 或 正向偏置 P14, I ,P N 补充失去的。。。 2 加动画 二、PN结反向伏安特性： P+ N 内建电场E lo - + V PN结反偏 阻挡层变宽 内建电场增强 少子漂移>>多子扩散 少子漂移形成微小的反向电流IR PN结截止状态 IR IR与V 近似无关。 温度T  电流IR 结论：PN结具有单方向导电特性。 反向接法 或 反向偏置 P14, IR ,N P，书<0 补充失去的。。。 P15 IR=IS 3 加动画 R R 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 三、PN结——伏安特性方程式 PN结正、反向特性，可用理想的指数函数来描述： 热电压  26mV（室温） 其中： IS为反向饱和电流，其值与PN结两边掺杂浓度成反比，与结面积成正比。与外加电压近似无关，受温度影响很大。 正偏时： 反偏时： (1-2-3) (1-2-6) (1-2-7) 5 加动画 PN结——伏安特性曲线 ID(mA) V(V) Von -IS 工程上，定义Von PN结——伏安特性曲线 Von= 0.7V IS=(10-9~10-16)A 硅PN结 Von= 0.25V 锗PN结 IS=(10-6~10-8)A V >Von时 随着V  正向R很小 I  PN结导通； V < Von时 IR很小(IR -IS) 反向R很大 PN结截止。 V >0？ V <0？ 0.2-0.3V 0.6-0.8V 7 加动画 ID(mA) V(V) VD(on) -IS Si Ge PN结——伏安特性曲线（增加） 图 实验的伏安特性曲线 |V反|=V(BR)时，  IR急剧 ，  PN结反向击穿。 1.2.3 PN结的击穿特性 一、雪崩击穿 二、齐纳击穿 PN结掺杂浓度较低 (lo较宽) 发生条件 外加反向电压较大(>6V) 形成原因: P,N 少子，碰撞电离。 V(BR) ID(mA) V(V) 形成原因: 场致激发。 发生条件 PN结掺杂浓度较高 (lo较窄) 外加反向电压较小(<6V) 热击穿——不可逆Izmax 电击穿——可逆Izmin （1-2-5） 机会多. 阻挡层内的中性原子 10 加动画 三、稳压二极管（简称稳压管） VZ ID(mA) V(V) IZmin IZmax + - VZ 利用PN结的反向击穿特性，可制成稳压二极管。 要求：Izmin< Iz < Izmax 稳压管是一种特殊的面接触型半导体硅二极管。 稳压区：反向击穿区。 1.2.3 PN结的击穿特性 11 加动画 稳压管的主要参数： （1）稳定电压UZ：击穿电压。 （2）稳定电流IZ Izmin------Izmax （3）额定功耗 PZM：允许的最大功率 （4）动态电阻rz：稳压时。 IZ 好 要求：rZ 稳压性能越好 注意 稳压管电路，必须串联限流电阻！ 工作在稳压状态的电流。 $