半导体器件
如果把一块本征半导体的两边掺入不同的元素,使一边为P型,另一边为N型,则在两部分的接触面就会形成一个特殊的薄层,称为PN结。PN结是构成二极管、三极管及可控硅等许多半导体器件的基础。
如图所示是一块两边掺入不同元素的半导体。由于P型区和N型区两边的载流子性质及浓度均不相同,P型区的空穴浓度大,而N型区的电子浓度大,于是在交界面处产生了扩散运动。P型区的空穴向N型区扩散,因失去空穴而带负电;而N型区的电子向P型区扩散,因失去电子而带正电,这样在P区和N区的交界处形成了一个电场(称为内电场)。
PN结内电场的方向由N区指向P区,如图所示。
在内电场的作用下,电子将从P区向N区作漂移运动,空穴则从N区向P区作漂移运动。经过一段时间后,扩散运动与漂移运动达到一种相对平衡状态,在交界处形成了一定厚度的空间电荷区叫做PN结,也叫阻挡层,势垒。
PN结不是简单的把P型半导体与N型半导体组合在一起;而是在同一基片上通过扩散工艺制作一个P区和一个N区。
扩散运动使靠近接触面P区的空穴浓度降低、靠近接触面N区的自由电子浓度降低,产生内电场。
内电场使空穴从N区向P区、自由电子从P区向N区运动,组织了扩散运动的进行。
因电场作用所产生的运动称为漂移运动(少数载流子运动)。
参与扩散运动和漂移运动的载流子数目相同,达到动态平衡,就形成了PN结。
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