P型半導(dǎo)體、N型半導(dǎo)體、PN結(jié)

P型半導(dǎo)體又叫空穴型半導(dǎo)體,在純凈的硅晶體中摻入三價(jià)元素(如硼、鋁),使之取代晶格中硅原子的位置,就形成了P型半導(dǎo)體。由于硼或鋁原子周圍有3個(gè)價(jià)電子,與周圍4價(jià)硅原子組成共價(jià)結(jié)合時(shí)缺少一個(gè)電子,形成一個(gè)空穴。在P型半導(dǎo)體中,空穴為多子,自由電子為少子,主要靠空穴導(dǎo)電。

N型半導(dǎo)體又稱為電子型半導(dǎo)體,在純凈的硅晶體中摻入五價(jià)元素(如磷),使之取代晶格中硅原子的位置,就形成了N型半導(dǎo)體。由于磷原子周圍有5個(gè)價(jià)電子,與周圍4價(jià)硅原子配位共價(jià)鍵外還有一個(gè)多余電子,形成自由電子。在N型半導(dǎo)體中,自由電子為多子,空穴為少子,主要靠自由電子導(dǎo)電。

在一塊完整的硅片上,用不同的摻雜工藝使其一邊形成N型半導(dǎo)體,另一邊形成P型半導(dǎo)體,我們稱兩種半導(dǎo)體的交界面附近的區(qū)域?yàn)镻N結(jié)。

在P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體結(jié)合后,由于N型區(qū)內(nèi)自由電子為多子,空穴幾乎為零稱為少子,而P型區(qū)內(nèi)空穴為多子,自由電子為少子,在它們的交界處就出現(xiàn)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,有一些電子從N型區(qū)向P型區(qū)擴(kuò)散,也有一些空穴要從P型區(qū)向N型區(qū)擴(kuò)散。它們擴(kuò)散的結(jié)果就使P區(qū)一邊失去空穴,留下了帶負(fù)電的雜質(zhì)離子,N區(qū)一邊失去電子,留下了帶正電的雜質(zhì)離子。這些不能移動(dòng)的帶電粒子在P和N區(qū)交界面附近,形成了一個(gè)空間電荷區(qū)。由于正負(fù)電荷之間的相互作用,在空間電荷區(qū)形成了內(nèi)電場(chǎng),其方向是從帶正電的N區(qū)指向帶負(fù)電的P區(qū)。顯然,這個(gè)電場(chǎng)的方向與載流子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的方向相反,阻止擴(kuò)散。

PN結(jié)存在結(jié)電容,因此PN結(jié)的單向?qū)щ娦杂袀€(gè)允許的最高工作頻率。結(jié)電容越小,允許的工作頻率越高。

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