PN结

最新推荐文章于 2024-08-29 09:25:09 发布
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本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/weixin_44513969/article/details/91128423
本文总结了PN结的工作状态，包括正向偏置时的导通和反向偏置时的截止，以及PN结的电流方程。还详细解释了PN结的电容效应，包括势垒电容CB和扩散电容CD，强调了扩散电容在PN结正偏时的角色。

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一直不太能理解PN结问题，今天学习了来做一做总结。

PN结正向偏置：低阻状态，导通状态
在这里插入图片描述
PN结反向偏置：高阻态，近似于截止状态
在这里插入图片描述
PN结电流方程：
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UT：等效电压——>KT/q
Is：反向饱和电流
阳极为P区，阴极为N区
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PN结的电容效应 ：
(1) 势垒电容CB ：（耗尽层宽窄变化）（反偏）
(2) 扩散电容CD
在这里插入图片描述
扩散电容是由多子扩散后，在PN结的另一侧面积累而形成的。因PN结正偏时，由N区扩散到P区的电子，与外电源提供的空穴相复合，形成正向电流。反之，由P区扩散到N区的空穴，在N区内也形成类似的浓度梯度分布曲线。

当外加正向电压不同时，扩散电流即外电路电流的大小也就不同。所以PN结两侧堆积的多子的浓度梯度分布也不同，这就相当电容的充放电过程。势垒电容和扩散电容均是非线性电容
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模电之半导体基础篇2（PN结）
Viewinfinitely的博客
06-30 1万+
文章目录一、PN结的形成二、PN结的动态平衡三、PN结的正反偏置四、电流的估算、PN结的击穿性五、PN结的电容 一、PN结的形成 1、过程 使用工艺，将P区域N区分散在左右两边，在浓度差作用下：电子从N取向P区扩散，空穴从P区向N区扩散 2、PN结 经过这样的多子（N区电子与P区空穴）互相扩散的过程之后，会在P区和N区的交界面上，留下一层不能移动的正离子（N区）、负离子（P区）。该层称作空间电荷层、阻挡层、耗尽层，即所谓的PN结。 二、PN结的动态平衡 1、扩散： 多子才会扩散，电子从N取向P区扩散，空穴
PN结的形成及特性
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m0_74209563的博客
05-20 1017
由于扩散到 P 区的自由电子与空穴复合，而扩散到 N 区的空穴与自由电子复合，所以在交界面附近多子的浓度下降，P区出现负离子区，N区出现正离子区，它们是不能移动的，称为。，在内电场作用下，少子产生漂移运动，空穴从 N 区向 P 区运动，而自由电子从 P 区向 N 区运动，同时多子的扩散运动也没有完全被阻止，在无外电场和其它激发作用下，势垒电容是由于 PN 结两端耗尽层（空穴区）中的电荷分离而形成的电容，类似于一个“平板电容器”，P 区和 N 区分别相当于电容的两个极板，中间的耗尽层是绝缘介质。
白话说之PN结
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什么是PN结呢？ 什么是半导体？什么是P型半导体，什么N型半导体呢？ 自由电子、空穴、多子、少子又是什么呢？ 漂移运动，扩散运动又是什么呢？ 击穿原因是什么？让我们带着问题来一一解答吧！
模拟Ajax请求爬取4000部豆瓣电影
Giyn
07-13 2173
进入准备爬取的网页： 编写一个获取页面的函数： def get_html(url, proxies): """ @功能: 获取页面 @参数: URL链接、代理IP列表 @返回: 页面内容 """ failed = 1 # 请求失败参数 headers = [ {'User-Agent': "Mozilla/5.0 (X11; U; Linux x86_64; zh-CN; rv:1.9.2.10) Gecko/20
PN结_silvaco设计pn结_pn结突变silvaco_silvaco_pn结仿真_PN_
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在半导体技术领域，PN结是极其重要的组成部分，它在电子器件如二极管、晶体管等中起到关键作用。Silvaco是一款强大的半导体工艺和器件模拟软件，被广泛用于研究和设计PN结以及各种复杂的半导体器件。在这个话题中，...
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07-15
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实验：PN结电容与电压的关系
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在半导体物理领域中，PN结电容与电压的关系是理解PN结电学特性的一个核心课题。PN结是构成二极管、晶体管等半导体器件的基本单元，其电容特性直接关系到器件的性能表现和应用场景。实验探究PN结电容随施加电压变化的...
认识PN结
patient_______的博客
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PN结的形成过程：由P型半导体和N型半导体组成的半导体，由于扩散运动P型半导体的多子（少子）和N型半导体里的多子（电子）进行扩散运动（浓度高的向浓度低的地方扩散），在接触面上进行复合（无电子空穴队），形成空间电荷区（PN结，也叫耗尽层），由于P端不能移动的负电荷和N端的正电荷形成了内电场，阻止扩散运动，增强了漂移运动（内电场作用下少数载流子的运动），扩散运动与漂移运动到达动态平衡，内电场不变。N型半导体：掺入5价元素的杂志半导体（5价元素多一个电子，易失去成为自由电子），多子为电子，少子为空穴。
[A-V] PN结
记一忘三二
11-04 2810
窃以为，理解PN结可能是能更易理解MOSFET，BJT等基本元件的基础。
电子技术——PN结电流关系方程
jiahonghao2002的博客
02-29 9673
平衡状态下的PN结界面总共有两种电流，一种为另一种为。两种电流形成的平衡区域称为。在平衡状态扩散电流等于漂移电流，此时静电流为0，PN结外部没有电流：图中ID​为扩散电流，IS​为漂移电流。xn​为耗散区n区域长度，−xp​为耗散区p区域长度，W为耗散区宽度。nn​为n区域主要载流子（电子）密度，等于掺杂浓度ND​pp​为p区域主要载流子（空穴）密度，等于掺杂浓度NA​。pn0​为n区域次要载流子（空穴）密度，满足pn0​。
电子电路：PN结
无机肥料的博客
10-24 2531
PN结 半导体内，上层为Conduction band,下层为Valence band,电子在上层，空穴在下层 N-type注入donor impurities，提供电子前往上层 P-type注入acceptor impurities，提供空穴前往下层 上层的电子将CB和VB下压，下层的空穴将CB和VB上顶，形成势垒 AC analysis 交流和直流电源都存在的电路，需要将AC和DC分开分析 输...
关于PN结
07-18 957
一直以来，我对pn的形成中的几个细节耿耿于怀。最近和一个小伙伴讨论后，更加深了认识。 对于半导体而言，载流子的概念让人感到迷糊。对于N型半导体，比如在Si基里掺杂P原子，此时P原子外层有9个电子，其中的1个就会比较自由，可以移动，这很好理解。 而P型半导体就不怎么好理解，掺入了B原子后，由于除了4个共价键之外还需要一个电子，因此附近的某个Si原子还得贡献一个电子出来，这样，那个Si原子就显待正
PN结介绍
m0_47106200的博客
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是半导体器件中的基本结构，是由和相结合形成的结。它是二极管、三极管等半导体器件的核心部分。要理解PN结的概念，首先需要了解什么是P型和N型半导体。
半导体器件(一) PN结
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02-10 2992
（一）本征半导体 杂质半导体 本征半导体是纯净的晶体结构的半导体。无杂质、有稳定的结构。 在一定温度下本征半导体中载流子的浓度是一定的，并且自由电子与空穴的浓度相等。 杂质半导体有两种：N型半导体 P型半导体 N型半导体： 本征半导体掺入 5 价元素后，原来晶体中的某些硅原子将被杂质原子代替。杂质原子最外层有 5 个价电子，其中 4个与硅构成共价键，多余一个电子只受自身原子核吸引，在室温下即可成为自由电子。 电子称为多数载流子(简称多子)，Negitive 空穴称为少数载流子(简称少子)。 5 价杂质原
pn结
04-10
### PN结的结构与工作机制 #### 1. PN结的基本概念 PN结是由P型半导体和N型半导体接触形成的界面区域。在P型半导体中，通过掺杂三价元素（如硼、镓等），形成空穴为主要载流子的区域[^3]。而在N型半导体中，则通过掺杂五价元素（如磷、砷等），使电子成为主要载流子。 当P区和N区相互靠近时，在交界处会发生载流子扩散现象：P区的空穴向N区扩散，而N区的电子则向P区扩散。这种扩散过程导致了边界附近正负电荷分离的现象，从而形成了一个内建电场[^2]。 #### 2. 内部结构分析 PN结的核心部分是一个耗尽层（depletion region）。在这个区域内几乎没有可移动的自由载流子存在，因为所有的自由电子已经迁移到P区填补空穴，反之亦然。因此该区域仅剩下固定的离子化施主或受主杂质。 - **空间电荷区** 耗尽区内包含了来自两侧的不同类型的固定离子——即P侧暴露出来的负离子以及N侧留下的正离子。这些静电力共同作用构成了强大的静电势垒，阻止进一步自然发生的净粒子流动。 - **内建电压 (Vbi)** 这一势垒的高度通常称为内置电位差或者内部偏压(Vbi)，它的大小取决于材料特性和掺杂浓度等因素[^1]。 #### 3. 工作机制详解 根据外部条件的变化，PN结表现出不同的电气行为： - **正向偏置** 当电源将阳极连接到P端并将阴极接到N端时定义为正向应用电压。此时外加电场削弱原有的阻挡层效应允许更多的少子注入跨越界面进入对方领域造成显著电流流通路径开启状态发生明显导通效果[^2]。 - **反向偏置** 如果把电池反过来接线让P区承受低能量级同时给予高能级给定于n区那么现在的情况正好相反原来较弱的方向得到了加强使得几乎没有任何实际意义上的传导能够实现除非达到特定临界点才会触发雪崩击穿之类极端状况出现大范围破坏性后果。 另外值得注意的是即使处于零伏条件下也存在着极其微小量级泄漏暗电流主要是由热激发产生的少数载体穿越禁带完成迁移所致[^1]。 ```python def pn_junction(voltage, type_of_bias="forward"): """ Simulate basic behavior of a PN junction based on applied voltage and bias direction. Args: voltage (float): Applied external voltage across the PN junction. type_of_bias (str): Either 'forward' or 'reverse'. Returns: str: Description of current flow through the junction under given conditions. """ if type_of_bias == "forward": if voltage > 0: return f"With {voltage} V forward bias, significant current flows." else: return "No substantial current with zero or negative forward bias." elif type_of_bias == "reverse": if abs(voltage) >= breakdown_voltage(): return "Breakdown occurs due to high reverse voltage!" else: return "Minimal leakage current observed." def breakdown_voltage(): """Placeholder function representing typical breakdown threshold.""" return 5.0 # Example value; actual depends on material & doping levels. print(pn_junction(0.7)) # Forward biased example print(pn_junction(-6, "reverse")) # Reverse biased near breakdown point ``` 相关问题
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