晶体管P-N结工作原理

如题所述

第1个回答  2022-07-03
将P型半导体与N型半导体制作在同一块半导体基片上,在它们的 交界面就形成空间电荷区称为PN结 (英语:PN junction)。PN结具有单向导电性,是电子技术中许多器件所利用的特性,例如半导体二极管、双极性晶体管的物质基础。

掺入少量杂质磷元素(或锑元素)的硅晶体(或锗晶体)中,由于半导体原子(如硅原子)被杂质原子取代,磷原子外层的五个外层电子的其中四个与周围的半导体原子形成共价键,多出的一个电子几乎不受束缚,较为容易地成为自由电子。

于是,N型半导体就成为了含电子浓度较高的半导体,其导电性主要是因为自由电子导电。

掺入少量杂质硼元素(或铟元素)的硅晶体(或锗晶体)中,由于半导体原子(如硅原子)被杂质原子取代,硼原子外层的三个外层电子与周围的半导体原子形成共价键的时候,会产生一个“空穴”,这个空穴可能吸引束缚电子来“填充”,使得硼原子成为带负电的离子。

这样,这类半导体由于含有较高浓度的“空穴”(“相当于”正电荷),成为能够导电的物质。

如果将PN结加正向电压,即P区接正极,N区接负极。

由于外加电压的电场方向和PN结内电场方向相反。

在外电场的作用下,内电场将会被削弱,使得阻挡层变窄,扩散运动因此增强。这样多数载流子将在外电场力的驱动下源源不断地通过PN结,形成较大的扩散电流, 称为正向电流 。

由此可见PN结正向导电时, 其电阻是很小的 。

加反向电压时PN结变宽,反向电流很小。

如果PN结加反向电压,此时,由于外加电场的方向与内电场一致,增强了内电场,多数载流子扩散运动减弱,没有正向电流通过PN结,只有少数载流子的漂移运动形成了反向电流。由于少数载流子为数很少,故反向电流是很微弱的。

因此,PN结在反向电压下, 其电阻是很大的 。