2022-2023学年高二物理竞赛课件：PN结的单向导电性

PN结的单向导电性 PN结的单向导电性 当外加电压使PN结中P区的电位高于N区的电位，称为加正向电压，简称正偏；反之称为加反向电压，简称反偏。 (1) PN结加正向电压时 低电阻 大的正向扩散电流 2 在一块本征半导体两侧通过扩散不同的杂质,分别形成N型半导体和P型半导体。此时将在N型半导体和P型半导体的结合面上形成如下物理过程: 因浓度差  空间电荷区形成内电场  内电场促使少子漂移  内电场阻止多子扩散 最后,多子的扩散和少子的漂移达到动态平衡。 多子的扩散运动 由杂质离子形成空间电荷区  对于P型半导体和N型半导体结合面，离子薄层形成的空间电荷区称为PN结。 在空间电荷区，由于缺少多子，所以也称耗尽层。 PN结的形成，从无到有，逐渐变宽变粗，最后，PN结保持宽度不变，预示着多子扩散和少子漂移达到动态平衡，两者作用互相抵消。 1、空间电荷区中没有载流子。 2、空间电荷区中内电场阻碍多子的扩散运动，促进少子的漂移运动。 3、P中的电子和N中的空穴（都是少子），数量有限，因此由它们形成的电流很小即漂移电流很小，nA级。 请注意 4、扩散与漂移达到动态平衡时即形成PN结。 5 法，毫法，微法，纳法，皮法 1法拉=103毫法=106微法=109纳法=1012皮法 PN结正向偏置 － － － － + + + + 内电场 外电场 变薄 P N + _ 内电场被削弱， 多子的扩散加强 能够形成较大的 扩散电流。 3.2.3 PN结的单向导电性 当外加电压使PN结中P区的电位高于N区的电位，称为加正向电压，简称正偏；反之称为加反向电压，简称反偏。 (2) PN结加反向电压时 高电阻 很小的反向漂移电流 在一定的温度条件下，由本征激发决定的少子浓度是一定的，故所有少子形成的饱和漂移电流是恒定的，基本上与所加反向电压的大小无关，这个电流也称为反向饱和电流。 PN结反向偏置 PN结反向偏置 － － － － + + + + 内电场 外电场 变厚 N P + _ 内电场被被加强，多子的扩散受抑制。少子漂移加强，但少子数量有限，只能形成较小的反向电流。 PN结加正向电压时，呈现低电阻，具有较大的正向扩散电流； PN结加反向电压时，呈现高电阻，具有很小的反向漂移电流。 由此可以得出结论：PN结具有单向导电性。 3.2.3 PN结的单向导电性 (3) PN结V-I 特性表达式 其中 PN结的伏安特性 IS ——反向饱和电流 VT ——温度的电压当量 且在常温下（T=300K） $