2022-2023学年高二物理竞赛课件：PN结的形成及特性

PN结的形成及特性 PN结的形成及特性 PN结的形成 PN结的单向导电性 PN结的反向击穿 PN结的电容效应 载流子的漂移与扩散 总 结 1、N型半导体中电子是多子，N型半导体中空穴是少子，由于数量的关系，起导电作用的主要是多子。近似认为多子与杂质浓度相等。 2、P型半导体中空穴是多子，电子是少子。 掺杂浓度为百万分之一 载流子浓度增加： 杂质半导体的示意表示法 － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － P型半导体 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + N型半导体 本征半导体、杂质半导体 本节中的有关概念 自由电子、空穴 N型半导体、P型半导体 多数载流子、少数载流子 施主杂质、受主杂质 判断题 半导体中有2种载流子可供导电，而铜只有1种载流子用于导电，所以，半导体导电能力强。 N型半导体的自由电子数目远多于空穴，所以，N型半导体带负电。 同一室温下，本征半导体和杂质半导体被热激发出来的自由电子空穴对是一样多的。 杂质半导体中，温度改变，多子与少子的数目变化仍然相同，浓度变化也相同。 3.2.1 载流子的漂移与扩散 漂移运动： 由电场作用引起的载流子的运动称为漂移运动。 扩散运动： 由载流子浓度差引起的载流子的运动称为扩散运动。 3.2.2 PN结的形成 8 这些不能移动的带电粒子集中在P区和N区交界面附近，形成了一个很薄的空间电荷区，这就是所谓的PN结。在这个区域内，多数载流子已扩散到对方并复合掉了， 或者说耗尽了，因此空间电荷区有时又称为耗尽区 P型半导体 － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － N型半导体 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 扩散运动 内电场E 漂移运动 空间电荷区 PN结处载流子的运动 漂移运动： 由电场作用引起的载流子的运动称为漂移运动。 扩散的结果是使空间电荷区逐渐加宽，空间电荷区越宽而又会阻止扩散。 漂移运动 P型半导体 － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － N型半导体 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 扩散运动 内电场E PN结处载流子的运动 内电场越强，就使漂移运动越强，而漂移使空间电荷区变薄。 漂移运动 P型半导体 － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － N型半导体 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 扩散运动 内电场E PN结处载流子的运动 所以扩散和漂移这一对相反的运动最终达到平衡，相当于两个区之间没有电荷运动，空间电荷区的厚度固定不变。 － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 空间电荷区 N型区 P型区 电位V V0 接触电 位差 $