什么叫PN结的单向导电性

PN结的形成及PN结工作原理（单向导电）讲解PN结的形成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。

PN结载流子的扩散运动如右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结内电场的建立PN结内电场的方向由N区指向P区，如右图所示。

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结的工作原理如果将PN结加正向电压，即P区接正极，N区接负极，如右图所示。

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，如右图所示，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。

由以上分析可以得知：PN结通过正向电压时可以导电，常称为导通；而加反向电压时不导电，常称为截止。

这说明：PN结具有单向导电性。

pn 结单向导电性
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。

PN 结的单向导电性
PN 结具有单向导电性，若外加电压使电流从P 区流到N 区，PN 结呈低阻性，所以电流大；反之是高阻性，电流小。

如果外加电压使：PN 结P 区的电位高于N 区的电位称为加正向电压，简称正偏；PN 结P 区的电位低于N 区的电位称为加反向电压，简称反偏。

（1）PN 结加正向电压时的导电情况。

《模拟电子技术》模拟试题一一、填空题：（每空1分共40分）1、PN结正偏时（导通），反偏时（截止），所以PN结具有（单向）导电性。

2、漂移电流是（温度）电流，它由（少数）载流子形成，其大小与（温度）有关，而与外加电压（无关）。

3、所谓理想二极管，就是当其正偏时，结电阻为（0 ），等效成一条直线；当其反偏时，结电阻为（无穷），等效成断开；4、三极管是（电流）控制元件，场效应管是（电压）控制元件。

5、三极管具有放大作用外部电压条件是发射结（正偏），集电结（反偏）。

6、当温度升高时，晶体三极管集电极电流Ic（变小），发射结压降（不变）。

7、三极管放大电路共有三种组态分别是（共基）、（共射）、（共集）放大电路。

8、为了稳定三极管放大电路的静态工作点，采用（电压并联）负反馈，为了稳定交流输出电流采用（串联）负反馈。

9、负反馈放大电路和放大倍数AF=（1/（1/A+F）），对于深度负反馈放大电路的放大倍数AF=（1/F ）。

10、带有负反馈放大电路的频带宽度BWF=（1+AF ）BW，其中BW=（），（）称为反馈深度。

11、差分放大电路输入端加上大小相等、极性相同的两个信号，称为（共模）信号，而加上大小相等、极性相反的两个信号，称为（差模）信号。

12、为了消除乙类互补功率放大器输出波形的（交越）失真，而采用（甲乙）类互补功率放大器。

13、OCL电路是（）电源互补功率放大电路；OTL电路是（）电源互补功率放大电路。

14、共集电极放大电路具有电压放大倍数（），输入电阻（），输出电阻（）等特点，所以常用在输入级，输出级或缓冲级。

15、差分放大电路能够抑制（）漂移，也称（）漂移，所以它广泛应用于（）电路中。

16、用待传输的低频信号去改变高频信号的幅度称为（），未被调制的高频信号是运载信息的工具，称为（）。

17、模拟乘法器输出与输入的关系式是U0=（），电路符号是（）。

二、选择题（每空2分共30分）1、稳压二极管是一个可逆击穿二极管，稳压时工作在（）状态，但其两端电压必须（），它的稳压值Uz才有导通电流，否则处于（）状态。

第10章电子电路中常用的元件习题参考答案一、填空题：1. PN结的单向导电性指的是PN结正向偏置时导通，反向偏置时阻断的特性。

2. 硅晶体管和锗晶体管工作于放大状态时，其发射结电压U BE分别为0.7V 和0.3 V。

3. 晶体三极管有两个PN结，分别是发射结和集电结，分三个区域饱和区、放大区和截止区。

晶体管的三种工作状态是放大状态、饱和状态和截止状态。

4. 一个NPN三极管发射结和集电结都处于正偏，则此三极管处于饱和状态；其发射结和集电结都处于反偏时，此三极管处于截止状态；当发射结正偏、集电结反偏时，三极管为放大状态。

5. 物质按导电能力强弱可分为导体、绝缘体和半导体。

6. 本征半导体掺入微量的三价元素形成的是P型半导体，其多子为空穴。

7. 某晶体三极管三个电极的电位分别是：V1＝2V，V2＝1.7V，V3＝－2.5V，可判断该三极管管脚“1”为发射极，管脚“2”为基极，管脚“3”为集电极，且属于锗材料PNP型三极管。

8. 稳压管是一种特殊物质制造的面接触型硅二极管，工作在特性曲线的反向击穿区。

二、判断题：1.在P型半导体中，空穴是多数载流子，电子是少数载流子。

（对）2. 二极管两端加上正向电压就一定会导通。

（错）3. 用万用表测试晶体管好坏时，应选择欧姆档中比较大的量程。

（错）4. PNP管放大电路中，U CC的极性为负，说明发射结反偏，集电结正偏。

（错）5. 晶体管可以把小电流放大成大电流。

（对）6. 晶体管可以把小电压放大成大电压。

（错）7. 晶体管可用较小电流控制较大电流。

（对）8. 如果晶体管的集电极电流大于它的最大允许电流I CM，则该管被击穿。

（错）9. 二极管若工作在反向击穿区，一定会被击穿。

（错）三、选择题：1. 处于截止状态的三极管，其工作状态为（B）。

A、发射结正偏，集电结反偏；B、发射结反偏，集电结反偏；C、发射结正偏，集电结正偏；D、发射结反偏，集电结正偏。

2. P型半导体是在本征半导体中加入微量的（ A ）元素构成的。

PN结介绍一．什么是PN结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。

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。

二、PN结的单向导电性PN结具有单向导电性，若外加电压使电流从P区流到N区，PN结呈低阻性，所以电流大；反之是高阻性，电流小。

如果外加电压使：PN结P区的电位高于N区的电位称为加正向电压，简称正偏；PN结P区的电位低于N区的电位称为加反向电压，简称反偏。

符号：电路中的画法：三、PN结的击穿特性当反向电压增大到一定值时，PN结的反向电流将随反向电压的增加而急剧增加，这种现象称为PN结的击穿，反向电流急剧增加时所对应的电压称为反向击穿电压，如上图所示，PN结的反向击穿有雪崩击穿和齐纳击穿两种。

1、雪崩击穿阻挡层中的载流子漂移速度随内部电场的增强而相应加快到一定程度时，其动能足以把束缚在共价键中的价电子碰撞出来，产生自由电子—空穴对新产生的载流子在强电场作用下，再去碰撞其它中性原子，又产生新的自由电子—空穴对，如此连锁反应，使阻挡层中的载流子数量急剧增加，象雪崩一样。

雪崩击穿发生在掺杂浓度较低的PN结中，阻挡层宽，碰撞电离的机会较多，雪崩击穿的击穿电压高。

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结的单向导电性PN结在外加电压的作用下，动态平衡将被打破，并显示出其单向导电的特性。

1、外加正向电压当PN结外加正向电压时，外电场与内电场的方向相反，内电场变弱，结果使空间电荷区（PN结）变窄。

同时空间电荷区中载流子的浓度增加，电阻变小。

这时的外加电压称为正向电压或正向偏置电压用VF表示。

在VF作用下，通过PN结的电流称为正向电流IF。

外加正向电压的电路如图所示。

2、外加反向电压外加反向电压时，外电场与内电场的方向相同，内电场变强，结果使空间电荷区（PN结）变宽, 同时空间电荷区中载流子的浓度减小，电阻变大。

这时的外加电压称为反向电压或反向偏置电压用VR表示。

在VR作用下，通过PN结的电流称为反向电流IR或称为反向饱和电流IS。

如下图所示。

3、PN结的伏安特性根据理论分析，PN结的伏安特性可以表达为：式中iD为通过PN结的电流，vD为PN结两端的外加电压；VT为温度的电压当量=kT/q=T/11600=0.026V，其中k为波尔慈曼常数（1.38×10-23J/K），T 为绝对温度（300K），q为电子电荷（1.6×10-19C）；e为自然对数的底；IS为反向饱和电流。

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简述pn结的单向导电性pn结的单向导电性是指一些结构中形成的负极/N型和正极/P型半导体材料，可以仅通过一个方向提供电子以及空穴的材料。

这种特殊的电子导体结构称为pn结。

pn结是电子器件最基本的结构，它可以控制电子流动，并实现电子组件的功能。

一般情况下，pn结的结构由一块P型半导体和一块N型半导体组成，它们之间由一层精细的不导电材料层隔开。

pn结的单向导电性取决于它的结构，其中pn结的P型和N型半导体的结构和电荷是相同的。

在均匀的pn结中，P型和N型半导体的结构是对称的，其中P型和N型半导体的电荷相同，空穴和电子流向半导体是相反的。

这就意味着，当电子从P型半导体向N型半导体流动时，不会出现空穴的流动。

反之，当空穴从N型半导体向P型半导体流动时，不会有电子的流动。

这就是pn结单向导电性的原理。

pn结的单向导电性有很多应用。

常见的应用是用作晶体管。

晶体管由pn结和pnpn结组成，可以用来控制电子的流动，从而控制电子的输出。

另外，pn结也被广泛应用于显示器和照明系统，因为它可以实现单向导电，这可以有效控制电子的输出，从而实现显示器和照明系统的功能。

此外，pn结单向导电性也可以应用于发电机，例如永磁同步发电机。

在永磁同步发电机中，由于pn结的不导电性，电动势的变化可以有效地控制电磁感应耦合电枢的输出信号，从而实现发电机的功能。

最后，pn结单向导电性也可以用于无线能源传输系统。

无线能量传输系统是指一种利用电磁波或者其他载波传输能量的系统。

由于pn结的特殊结构，它可以实现单向导电，有效控制无线能源传输系统中电流的流动，从而实现无线能量传输系统的功能。

总之，pn结的单向导电性是一种特殊的电子导体结构，它可以控制电子流动，可以实现电子组件的功能，可广泛应用于晶体管、显示器和照明系统、发电机、以及无线能源传输系统。

pn结单向导电性以其独特性质及其多样化的应用，在电子器件行业中具有重要的地位和重要的作用。

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，。

太阳能电池材料电子教案PN结的形成及单向导电性一、PN结的形成PN结是由一种半导体材料的P型区和N型区相互结合而成的。

P型材料中掺入了三价元素，如硼(B)、铝(Al)等，使材料成为P型半导体，其中的空穴起主要作用；N型材料中掺入了五价元素，如磷(P)、砷(As)等，使材料成为N型半导体，其中的自由电子起主要作用。

当P型区和N型区连接在一起时，P型区和N型区之间会产生电子的扩散运动，从N型区向P型区扩散，空穴则从P型区向N型区扩散，形成了一个扩散电流。

然而，由于P型区与N型区的材料特性不同，导致电子与空穴重新结合，形成了一个电位垒，阻止了进一步的扩散。

同时，当电子从N型区进入P型区时，与空穴重新结合，失去了自由的状态，并向P型区输送了能量，成为了正空穴；而当空穴从P型区进入N型区时，与电子重新结合，失去了自由的状态，并向N型区输送了能量，成为了负电子。

这样，P型区上形成了负电荷，N型区上形成了正电荷。

由于此时两者之间形成了一定的电场，这一区域被称为PN结。

PN结具有单向导电性，即在正向偏置和反向偏置时具有不同的电流特性。

1.正向偏置：当外加电压的正极连接到P型区，负极连接到N型区时，电路关闭。

由于PN结的电位垒被外加电压压低，当电压足够高，达到电位垒的断电压时，PN结内的电子和空穴就能克服电位垒的阻碍，自由移动，形成了正向电流，即电子从N型区流向P型区，空穴从P型区流向N型区。

这种导电状态下，PN结呈现出低电阻的特性，电流较大。

2.反向偏置：当外加电压的正极连接到N型区，负极连接到P型区时，电路闭合。

由于外加电压的方向与电位垒的方向相反，导致电子和空穴不能克服电位垒的阻碍，无法形成电流，称为反向击穿。

这种导电状态下，PN结呈现出高电阻的特性，电流非常小，接近于零。

由于PN结具有单向导电性，可以在太阳能电池中起到分离正电荷和负电荷的作用。

当光线照射到太阳能电池上时，PN结中的电子被激发，从N型区向P型区移动，形成了光生电流。

作业一：定性解释PN结的单向导电性解答：在上课时老师已经讲到：“在PN结没有外加电压时，PN结中载流子的扩散运动和漂移运动达到动态平衡，所以通过PN结的总电流为零。

”此时扩散电流=漂移电流，参考图如下图所示：加正向电压时，即正偏——电源正极接P区，负极接N区，外电场的方向与内电场方向相反。

外电场削弱内电场→电场力不足以阻止扩散运动→扩散运动加强，漂移运动减弱→多子扩散形成正向电流（与外电场方向一致）。

正向电压由于引起的是多子运动，结电压很低，显示正向电阻很小，称为正向导通。

加反向电压时，即反偏——电源正极接N区，负极接P区，外电场的方向与内电场方向相同。

外电场加强内电场→更大电场力促进漂移运动→漂移运动增强→少子漂移形成反向电流。

由于反向电压引起的漂移运动是由少子形成，数量很少，所以电流很小，可以忽略不计，结电压近似等于电源电压，显示反向电阻很大，称为反向截止。

故PN结具有单向导电性。

作业二：根据给出的数据，验证摩尔定律解答:用T表示Transistor count，P表示Process，用A表示Area，用D表示Date of introduction我们假设Transistor count每x年增加一倍，则,两边同时取对数可得由此可见，函数为一次函数关系，且斜率为。

根据这个公式，我对T,P,A 分别去了对数，利用数学软件分析出了一些数据如下图所示：由图可知，函数 的斜率为0.33528，而 = 0.69314,所以x=2.06737，符合摩尔定理；而函数 的斜率为0.06097，远小于0.33528，且曲线波动较大，难以拟合，故不符合摩尔定理；对于函数 而言，其斜率应该为，对应为-0.14835，所以x=4.67233，即大概每4,5年Process 变为原来的一半。

19701975198019851990199520002005201020152020510152025l n (T )/l n (P )/l n (A )Date of introduction。

pn结的单向导电性
pn结是一种电子器件，也称为一种带有两个极性的特殊电路结构，它由p半导体和n半导体连接而成，并具有单向导电性能。

p型半导体的导电性能是因其具有正电荷的移动缺陷，接受外部电压和电流；而n型半导体的导电性能具有负电荷的移动缺陷，接受外部电压和电流。

pn结的单向导电性能是指它具有单向电流流动的能力，也就是说电子在pn结路中只能在一个方向上流动，也就是它们只能由p型半导体流到n型半导体，即由正向流动到反向。

pn结单向导电性的原理主要是由p和n半导体构成的pn结上存在一种称为均衡状态的电势屏障，这种均衡状态的电势屏障会使电子在pn结中只能在一个方向上流动，即正向流动。

pn结的单向导电性主要是由这种均衡状态的电势屏障决定的，它会使负电荷在pn结中只能从n型向p型半导体流动，而正电荷则只能从p型向n型半导体流动，来实现单向电流流动的效果。

另一方面，pn结也有一些其他性能，例如具有较低的比率阻抗等。

由于pn结具有单向导电性，因此其阻抗率也要低于其它电路结构。

当一个电路结构具有较低的阻抗率时，它就可以更有效地将电压和电流传输出去，从而提高系统的效率。

因此，pn结的单向导电性特性不仅可以使电子在pn结中只能在一个方向上流动，还可以提高电路的效率。

pn结的单向导电性是它重要性能之一，它为电子电路提供了更高的效率，并可以用于制造各种电子设备。

pn结的单向导电性不仅
可以控制电子在pn结中的方向，而且还能有效提高电路的效率，使之更加稳定，经久耐用。

因此，pn结的单向导电性在电子电路中发挥着重要作用，并且它也是制造电子元件的重要因素。