PN结及其单向导电性

什么叫PN结的单向导电性1.什么叫PN结的单向导电性？PN结加正向电压？PN结加反向电压？(p123)PN结加正向电压是指P区接电位，N 区接电位。

PN结具有向导电性是指PN结加向电压导通，加向电压截止。

2. 常温下硅管及锗管的死区电压，正向导通电压各为多少伏？0.5，0.2，0.7，0.3伏(p125)3.三极管工作在放大区，饱和区，截止区的外部条件各是什么？(p147) (自己做p146/6-6，4. 三极管工作在放大区的外部条件是发射结偏，集电结偏；三极管工作在饱和区的外部条件是发射结偏，集电结偏；三极管工作在截止区的外部条件是发射结偏或偏，集电结偏。

5.NPN型三极管实现放大作用的条件是：PNP型三极管实现放大作用的条件是：A、V E>V B >V CB、V C>V B > V EC、V B>V E。

>V CD、V C>V E > V B6.假设下列各管均为硅管，根据三极管各极对地的电位，判断三极管为硅管还是锗管，为NPN型还是PNP型，工作状态为放大、饱和，还是截止：(自己做p147/6-13 p147/6-14 )V1为硅管, ，为型，为状态V3为锗管,为型，为状态7.在晶体管放大电路中，测得晶体管的各个电极的电位如图1.1所示，该晶体管的类型是Ａ．NPN型硅管Ｂ．PNP型硅管Ｃ．NPN型锗管2V 6VＤ．PNP型锗管1.3V8.直流稳压电源一般由哪4部分组成？每部分作用是什么？(p210 )并联型稳压电路中，稳压二极管主要工作在反向 区。

( p216 p218 )9.试写出单相（半）全波整流输出电压公式？ V O =0.45V 2 V O =0.9V 2 ？ (p211/212) 试写出单相（半）全波整流再滤波后输出电压公式？V O =1.0V 2 V O =1.2V 2？(p213)10.画出与，或，非，与非，或非 ，异或门的逻辑符号，写出逻辑表达式，（p229-233） 与门电路的逻辑功能是 ， ； 或门电路的逻辑功能是 ， 。

pn结单向导电的原理
PN结是半导体器件中最基本的结构之一，它由P型半导体和N
型半导体材料组成。

当P型半导体与N型半导体通过特定的工艺结
合在一起时，形成了PN结。

PN结的单向导电特性源于PN结的内建
电场和能带结构。

当PN结处于正向偏置时，即P端连接正电压，N端连接负电压，内建电场会被削弱，导致P型半导体的空穴和N型半导体的电子被
注入到结区域，形成少数载流子。

这些少数载流子会增加PN结区域
的导电性，导致电流通过PN结。

而当PN结处于反向偏置时，即P端连接负电压，N端连接正电压，内建电场会增强，阻止外部电流通过PN结。

这是因为反向偏置时，内建电场会阻止自由载流子通过结区域，从而阻止电流通过PN 结。

因此，PN结具有单向导电的特性，正向偏置时能够导通电流，
而反向偏置时几乎不导通电流。

这种单向导电特性使得PN结被广泛
应用于二极管、整流器等电子器件中。

简述pn结的原理PN结是半导体器件中最基本的结构之一，由n型半导体和p型半导体直接接触构成。

它具有单向导电性，是半导体器件中最重要的基础元件之一。

PN结的形成是由于在n型半导体和p型半导体接触面上发生了扩散。

n型半导体中的自由电子会向p型半导体中扩散，而p型半导体中的空穴会向n型半导体中扩散。

这种扩散会导致接触面上的杂质离子被中和，形成一个电荷密度逐渐减小的区域，即空间电荷区。

空间电荷区中存在着未被中和的杂质离子，因此该区域具有电场，电场方向从p型半导体指向n型半导体，这种电场称为内建电场。

内建电场的大小取决于两种半导体的材料特性和掺杂浓度等因素。

当PN结处于静止状态时，内建电场会阻碍电子和空穴的扩散，使得PN结两侧形成了不同的电势。

在n型半导体一侧，电子浓度较高，形成了负电势；在p型半导体一侧，空穴浓度较高，形成了正电势。

这种电荷分布会形成一个电势垒，阻止电子和空穴的扩散。

当外加电场方向与内建电场方向相反时，内建电场会逐渐减弱直至消失，PN结会失去单向导电性。

在PN结导通时，由于电子从n型半导体向p型半导体扩散，空穴从p型半导体向n型半导体扩散，空间电荷区会缩小，内建电场减弱，PN结的电阻将会变得非常小。

在这种情况下，PN结会表现出极低的电压降和电阻，使得它可以作为半导体器件中的重要组成部分。

PN结的应用非常广泛，其中最为重要的应用之一是二极管。

二极管是一种PN结器件，具有单向导电性。

当外加正向电压时，PN结导通，电流可以流过二极管；当外加反向电压时，PN结不导通，电流无法流过二极管。

二极管广泛应用于电源、放大器、开关等电路中。

除了二极管之外，PN结还广泛应用于太阳能电池、场效应晶体管、光电二极管等器件中。

它们都利用了PN结的单向导电性和电阻特性来实现各种功能。

PN结是半导体器件中最基本的结构之一，具有单向导电性和电阻特性。

它的应用范围非常广泛，是现代电子技术中不可或缺的基础元件之一。

PN 结外加正向电压时内外电场方向相反外电场削弱内电场PN 结变窄多子的扩散运动占优势PN 结表现为导通状态。

正向电流的方向是从P 区流向N 区。

表现为正向电阻小。

1.2.2 PN 结的特性1、PN 结的单向导电性P 区N 区内电场空间电荷区外电场IERPN 结正偏：P 区接电源的正极，N 区接电源的负极。

P 区N 区内电场空间电荷区外电场IERPN结外加反向电压时内外电场方向一致外电场加强内电场PN 结变宽少子的漂移运动占优势反向电流很小，PN 结为截止状态。

反向电阻很大。

1、PN 结的单向导电性1.2.2 PN 结的特性P 区N 区内电场空间电荷区外电场RE I PN 结反偏：P 区接电源的负极，N 区接电源的正极。

P 区N 区内电场空间电荷区外电场R EI2、PN 结的伏安特性T =26mV kT U q =TS (e1)UU I I =-（1）①③②④①U ＜U th ，称为死区②U ＞U th ，称为正向导通区③区域称为反向截止区④区域称为反向击穿区温度的电压当量：23191.3810J/K =300K 1.610C k T q --⎧=⨯⎪⎨⎪=⨯⎩TS eUU I I ≈S-I I ≈3、PN 结的击穿特性①雪崩击穿②齐纳击穿掺杂浓度大，空间电荷区承受的反向电压大。

掺杂浓度小，少数载流子在空间电荷区漂移距离长。

P 区N 区内电场空间电荷区外电场REIP 区N 区内电场空间电荷区外电场REI(1) 势垒电容C B4、PN 结的电容效应势垒电容是描述在PN 结反偏时，空间电荷区的宽度随外加反向电压改变所产生的电容效应。

1.2.2 PN 结的特性(2) 扩散电容C D扩散电容是描述PN 结正偏时，两侧积累的非平衡载流子数量随外加正向电压改变所产生的电容效应。

PN 结的电容效应是影响半导体器件最高工作频率的根本原因。

电子浓度分布空穴浓度分布5、PN 结的温度特性1.PN 结的单向导电性2.PN 结的伏安特性3.PN 结的击穿特性4.PN 结的电容效应①PN 结具有热敏特性和光敏特性，因此它对环境温度的变化很敏感，表现为其伏安特性曲线将发生变化。

PN结PN结（PN junction）。

采用不同的掺杂工艺，通过扩散作用，将P型半导体与N型半导体制作在同一块半导体（通常是硅或锗）基片上，在它们的交界面就形成空间电荷区称PN结。

PN结具有单向导电性。

P是positive的缩写，N是negative 的缩写，表明正荷子与负荷子起作用的特点。

一块单晶半导体中，一部分掺有受主杂质是P型半导体，另一部分掺有施主杂质是N型半导体时，P 型半导体和N型半导体的交界面附近的过渡区称为PN结。

PN结有同质结和异质结两种。

用同一种半导体材料制成的 PN 结叫同质结，由禁带宽度不同的两种半导体材料制成的PN结叫异质结。

PN结（PN junction）制造PN结的方法有合金法、扩散法、离子注入法和外延生长法等。

制造异质结通常采用外延生长法。

P型半导体（P指positive，带正电的）：由单晶硅通过特殊工艺掺入少量的三价元素组成，会在半导体内部形成带正电的空穴；N型半导体（N指negative，带负电的）：由单晶硅通过特殊工艺掺入少量的五价元素组成，会在半导体内部形成带负电的自由电子。

在P型半导体中有许多带正电荷的空穴和带负电荷的电离杂质。

在电场的作用下，空穴是可以移动的，而电离杂质（离子）是固定不动的。

N 型半导体中有许多可动的负电子和固定的正离子。

当P型和N型半导体接触时，在界面附近空穴从P型半导体向N型半导体扩散，电子从N型半导体向P型半导体扩散。

空穴和电子相遇而复合，载流子消失。

因此在界面附近的结区中有一段距离缺少载流子，却有分布在空间的带电的固定离子，称为空间电荷区。

P 型半导体一边的空间电荷是负离子，N 型半导体一边的空间电荷是正离子。

正负离子在界面附近产生电场，这电场阻止载流子进一步扩散，达到平衡。

在PN结上外加一电压，如果P型一边接正极，N型一边接负极，电流便从P型一边流向N型一边，空穴和电子都向界面运动，使空间电荷区变窄，电流可以顺利通过。

如果N型一边接外加电压的正极，P型一边接负极，则空穴和电子都向远离界面的方向运动，使空间电荷区变宽，电流不能流过。

pn结单向导电性原理pn结是指在半导体材料中，通过掺杂使得p型半导体和n型半导体相接触形成的结。

在这种结构中，由于p型半导体和n型半导体的电子浓度和载流子迁移率不同，因此在结的两侧会形成电势差，从而产生一种单向导电性。

这种单向导电性在现代电子学中有着广泛的应用，例如二极管、光电二极管、太阳能电池等器件都是基于pn结的单向导电性原理工作的。

首先，我们来看一下pn结的形成原理。

在p型半导体中，掺杂的杂质原子会提供少量的自由电子，而在n型半导体中，掺杂的杂质原子会提供少量的空穴。

当p型半导体和n型半导体相接触形成结的时候，由于电子和空穴的扩散作用，p型半导体的自由电子会向n型半导体扩散，而n型半导体的空穴会向p型半导体扩散。

这样，在结的两侧就会形成一个电场，这个电场会阻碍进一步的扩散，最终形成一个动态的平衡状态。

在这个平衡状态下，结的两侧会形成一个内建电场，这个内建电场就是pn结的本质。

在这个内建电场的作用下，当外加电压为正向偏置时，外加电场会和内建电场相抵消，使得电子和空穴可以自由通过结，此时pn结表现出低电阻，具有导电性。

而当外加电压为反向偏置时，外加电场会和内建电场相叠加，使得电子和空穴受到电场的阻碍，无法通过结，此时pn结表现出高电阻，不具有导电性。

这种特性使得pn结在电子学中具有单向导电性，可以作为整流器、开关等器件的基础。

除了在电子学中的应用，pn结的单向导电性还被广泛应用在光电器件中。

例如光电二极管就是利用pn结的单向导电性原理工作的。

当光线照射在pn结上时，光子的能量会激发电子和空穴，使得它们克服内建电场的作用，通过pn结并产生电流。

这种原理使得光电二极管可以将光信号转换为电信号，具有光电转换的功能。

此外，太阳能电池也是基于pn结的单向导电性原理工作的。

当太阳能电池受到光照时，光子的能量会激发pn结中的电子和空穴，使得它们产生电流。

这种原理使得太阳能电池可以将太阳能转换为电能，具有光电转换的功能。

第1章半导体晶体管和场效应管一、重点和难点1.半导体材料的导电特性半导体材料的导电特点决定了半导体器件的特点和应用场合，因此透彻的了解半导体的导电特点是学习电子技术的基础，也是本章的重点之一。

2.PN结的单向导电性所有的半导体器件都是由一个或者多个PN结组合而成的，深刻理解PN结的单向导电性的特点是本章的重点。

3.二极管的参数二极管的参数中，有表示极限的参数，有表示优劣的参数，同时有直流参数，又有交流参数，有建立在时间积累效应基础上的电流参数，还有建立在雪崩效应和隧道效应基础上的瞬时电压参数，正确的理解二极管的参数是应用的前提和基础，掌握每个参数的意义是本章的重点，也是本章的难点，4.二极管的应用二极管的主要利用其单向导电性可以用来构成各种电路，二极管的应用是本章的重点。

5.三极管的结构三极管的是由两个相互关联的PN结构成的，三极管由于其内部载流子的运动规律难于形象描述而成为本章的难点。

6.三极管的特性三极管不论输入还是输出都是非线性的，故此其为本章的难点，由于了解管子的特性是对于管子应用的基础和前提，因此正确理解输入电流对输出电流的控制也是本章的重点。

7.三极管的应用三极管在日常生活中有着非常广泛的应用，模拟电子中主要用其放大作用，数字电子中主要用其开关作用。

学习的目的主要是为了应用，因此是本章的重点。

二、学习方法指导1.半导体材料的导电特性半导体材料的导电性能介于导体和绝缘体之间，其导电特性包括：对温度反映灵敏(热敏性) ，杂质的影响显著(掺杂性) ，光照可以改变电阻率(光敏性)。

2.自由电子和空穴当一部分价电子挣脱共价键的束缚而成为自由电子后，共价键中就留下相应的空位，这个空位被称为空穴。

原子因失去一个价电子而带正电，也可以说空穴带正电。

在本征半导体中，电子与空穴总是成对出现的，它们被称为电子空穴对。

如果在本征半导体两端加上外电场，半导体中将出现两部分电流：一是自由电子将产生定向移动，形成电子电流；一是由于空穴的存在，价电子将按一定的方向依次填补空穴，亦即空穴也会产生定向移动，形成空穴电流。

pn结单向导电性/2009-12-17 20:55:34| 分类：微电子器件| 标签：|字号大中小订阅(为什么pn结具有单向导电性？)作者：Xie M. X. (UESTC，成都市)p-n结的正向导电性很好，反向导电性很差，这就是p-n结的单向导电性；即pn结的正向电流随电压很快上升（指数函数式增大），并且电流很大；而反向电流很小，并且与电压基本上无关（在理想情况下，反向电流是饱和电流）。

造成p-n结具有单向导电性的根本原因，就在于其中势垒区的高度和厚度随着不同方向外加电压的作用而发生不同变化的结果。

（1）正向导电：在正向电压下，pn结的势垒高度降低（势垒厚度也减薄），即发生载流子注入现象（n区电子往p区注入，p区空穴往n区注入）；注入的少数载流子首先在势垒区边缘积累，并一边复合、一边向内部扩散，则在扩散区中形成一定的浓度分布；然后借助于这种少数载流子分布的浓度梯度而产生扩散电流——输出正向电流。

总的输出电流就等于两边的少数载流子各自的扩散电流之和。

可见，p-n结的正向电流是少数载流子的扩散电流，并且与pn结两边扩散区中少数载流子的浓度梯度成正比。

由于扩散区中少数载流子的浓度梯度与注入到势垒边缘处的少数载流子浓度成正比，但该边缘处注入（增加）的少数载流子浓度则与势垒降低的高度有指数函数关系（Boltzmann 分布的结果），而势垒高度的降低又与正向电压成正比，所以p-n结的正向电流随着正向电压的增大而指数函数式增加。

（2）反向导电：在反向电压下，pn结的势垒高度增大（势垒厚度也增宽），即发生载流子抽出现象（从p区中抽出电子，从n区中抽出空穴）。

因为从势垒边缘处能够抽出的少数载流子数量很少；而且在抽出的同时，扩散区内部的少数载流子还不断地补充到边缘来，维持一定的浓度梯度，从而产生反向扩散电流——反向电流。

因此pn结的反向电流一定很小，并且也是少数载流子的扩散电流。

同时，由于这时反向电压只是影响到势垒区中的电场，而并不影响抽出少数载流子的数量和浓度梯度，所以反向电流与电压无关——电流饱和。

PN结的单向导电性：PN结加正向电压时，可以有较大的正向扩散电流，即呈现低电阻，我们称PN结导通；PN结加反向电压时，只有很小的反向漂移电流，呈现高电阻，我们称PN结截止。

这就是PN结的单向导电性。

什么是零点漂移现象：指当放大电路输入信号为零（即没有交流电输入）时，由于受温度变化，电源电压不稳等因素的影响，使静态工作点发生变化，并被逐级放大和传输，导致电路输出端电压偏离原固定值而上下漂动的现象。

如何解决：采用差动电路。

即输入级采用高性能的差动放大电路，来克服温度带来的零点漂移问题。

什么是频率响应：在放大电路中，当输入信号频率过高或过低时，其放大倍数的值会减少，并产生相移。

说明放大倍数是信号频率的函数，这种函数关系称之为频率响应。

负反馈对放大电路的影响：提高放大倍数的稳定性，扩展放大器的通频带，减小放大器非线性和内部噪声的影响，影响输入电阻和输出电阻。

正弦波振荡电路有哪几部分组成：放大器，正反馈网络和选频网络和稳幅环节四部分构成。

放大电路，正反馈网络满足振荡条件；选频网络实现单一频率的振荡；稳幅环节稳定振荡幅度，波形好。

直流稳压电源主要由四部分组成：电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路。

稳压电源各部分电路的作用★电源变压器：将电网提供的220V交流电压转换为各种电路设备所需的交流电压。

★整流电路：利用单向导电器件将交流电转换成脉动直流电路。

★滤波电路：利用储能元件（电感或电容）把脉动直流电转换成比较平坦的直流电。

★稳压电路：利用电路的调整作用使输出电压稳定的过程称为稳压。

市场上做直流稳压电源很多，。

PN结PN结（PN junction）采用不同的掺杂工艺，通过扩散作用，将P型半导体与N型半导体制作在同一块半导体（通常是硅或锗）基片上,在它们的交界面就形成空间电荷区称PN结。

PN结具有单向导电性。

P是positive的缩写，N是negative禁带宽度(Band gap)是指一个能带宽度(单位是电子伏特(ev)).固体中电子的能量是不可以连续取值的，而是一些不连续的能带。

要导电就要有自由电子存在。

自由电子存在的能带称为导带（能导电）。

被束缚的电子要成为自由电子，就必须获得足够能量从而跃迁到导带，这个能量的最小值就是禁带宽度。

锗的禁带宽度为0.66ev；硅的禁带宽度为1.12ev；砷化镓的禁带宽度为1.46ev。

禁带非常窄就成为金属了，反之则成为绝缘体。

半导体的反向耐压，正向压降都和禁带宽度有关。

的缩写，表明正荷子与负荷子起作用的特点。

一块单晶半导体中，一部分掺有受主杂质是P型半导体，另一部分掺有施主杂质是N型半导体时，P 型半导体和N型半导体的交界面附近的过渡区称为PN结。

PN结有同质结和异质结两种。

用同一种半导体材料制成的PN 结叫同质结，由禁带宽度不同的两种半导体材料制成的PN结叫异质结。

制造PN结的方法有合金法、扩散法、离子注入法和外延生长法等。

制造异质结通常采用外延生长法。

P型半导体（P指positive，带正电的）：由单晶硅通过特殊工艺掺入少量的三价元素组成，会在半导体内部形成带正电的空穴；N型半导体（N指negative，带负电的）：由单晶硅通过特殊工艺掺入少量的五价元素组成，会在半导体内部形成带负电的自由电子。

在 P 型半导体中有许多带正电荷的空穴和带负电荷的电离杂质。

在电场的作用下，空穴是可以移动的，而电离杂质（离子）是固定不动的。

N 型半导体中有许多可动的负电子和固定的正离子。

当P型和N型半导体接触时，在界面附近空穴从P型半导体向N型半导体扩散，电子从N型半导体向P型半导体扩散。