PN結如何正確形成電流

• 電路板維修培訓

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PN結是由一個N型摻雜區和一個P型摻雜區緊密接觸所構成的，由于N型區內自由電子為多子，空穴幾乎為零稱為少子，而P型區內空穴為多子，自由電子為少子，在它們的交界處就出現了電子和空穴的濃度差。

由于自由電子和空穴濃度差的原因，從而在中間形成了一個空間電荷區。在空間電荷區形成后，由于正負電荷之間的相互作用，在空間電荷區形成了內電場，其方向是從帶正電的N區指向帶負電的P區。顯然，這個電場的方向與載流子擴散運動的方向相反，阻止擴散。

要想讓PN結導通形成電流，必須消除其空間電荷區的內部電場的阻力。

這時，P區一邊失去空穴，留下了帶負電的雜質離子；N區一邊失去電子，留下了帶正電的雜質離子，那如何才能消除呢？

接下來我們進行實驗：

實驗一：對p型半導體加載負電壓會出現怎樣的變化呢?

此時N型區域的電子被吸引到正電極，而p型區域的空穴則被吸引到負電極。因此，在中間部位就形成了如同厚厚的墻壁樣的區域，斷絕了電子的補給。此中間部分的厚壁稱為耗盡層。在此狀態下,因加載的電壓不能使電流流通，所以稱為反向電壓。

實驗二：將P型半導體連接到正電極

將P型半導體連接到正電極，則耗盡層的幅度變窄,P型區域內的空穴越過PN結移動到N型區域,N型區域內的電子則移動到P型區域。

形成這樣的狀態后，只要稍微加大電壓就可以使非常大的電流流通。加載的這種電壓稱為正向電壓。

可見,PN結器件具有整流作用。但是加載反向電壓時，仍有微乎其微的電流流通。這是因為存在因熱能而穿透耗盡層的注入載流子。這是因熱能而引起的電流，與外加電壓無關（在反向電場下，支配電流是熱能）。

另一方面，加載正向電壓時，流入的空穴、電子數量與電壓呈指數增長關系,電流變得非常大。因而體現出明顯的整流作用。所謂整流作用是指由外部加載電壓的極性控制電流流通或不流通的性質。而具有整流作用的擁有兩個端子的半導體元件稱為二極管。

圖所示的整流特性只能粗略地表示其傾向。如果加大反向電壓到一定數值時,電流會突然增大,這種現象稱為擊穿,此時的電壓稱為齊納電壓。

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