为什么叫P型半导体体正向导通时,P区空穴也向N区扩散,请问这是啥意思是N区完整硅原子上的价电子跳到了P区的空穴上

这样工作时间一场电子不都在P端阻塞了??我的意思是,电子应该是循环的吧因为金属导体中也有电子,但是金属导线中没有空穴空穴不可能在闭合电路中循環我知道电子在循环运动... 这样工作时间一场,电子不都在P端阻塞了??

我的意思是电子应该是循环的吧,因为金属导体中也有电子但是金属导线中没有空穴,空穴不可能在闭合电路中循环


我知道电子在循环运动

难道是电子在做绝对运动。空穴实际上是静止的只昰相对于电子向后运动?

所谓的空穴只是在p型材料中表示电子行为的一种人造概念。pn结正偏时电子由n端流入,在pn结中是由n到p的这个電子流对p型材料,你也可以看成是空穴从p到n实际上就是那些电子在循环运动,所以不会有“阻塞”

另外比如一电子由A到B运动,就等效為一空穴由B到A运动以pn结为参照系,其并不是静止的

一.无光照时单个PN结导电机理?

图一是在PN结即将接触时的情况当PN结即将接触时,还沒有形成空间电荷层在P型为什么叫P型半导体体中的多子为Ph,少子为Pe由于热激发,在P型为什么叫P型半导体体中的多子和少子的数量有一確定值用下式表示:Ph x Pe=C(T),也就是说在一确定温度下Ph x Pe的乘积是确定值从数量级上来说Ph>>Pe,从图一中看来每个受主都会电离一个空穴(圖一标注为①),当然也会在内部产生少量电子(图一中标注为②)N型的情况和P型类似型,N型为什么叫P型半导体体中的多子为Ne少子为Nh。由于热激发在N型为什么叫P型半导体体中的多子和少子的数量有一确定值,用下式表示:Ne x Nh=C(T)也就是说在一确定温度下Ne x Nh的乘积是确定徝。从数量级上来说Ne>>Nh从图一中看来,每个失主都会电离一个电子(图一标注为③)当然也会在内部产生少量空穴(图一中标注为④)。?

当P、N型为什么叫P型半导体体接触时形成PN结,如图二显示在接触后电学性能稳定下来以后,在PN结的接触面上形成了空间电荷区空間电荷区的形成是由于空穴和电子中和,留下带电的离子电场方向从N指向P。?

PN结内存在两种电流:1扩散电流Id:是多子的运动对与PN结来說就是空穴从P区移动到N区而产生的电流以及电子从N区流动到P区产生的电流。2漂移电流在空间电荷区的作用下形成的电流,对于PN结来说就昰空穴从N区流到P区以及电子从P区流到N区产生的电流扩散电流和漂移电流的方向是相反的?

在PN结刚接触还未形成空间电荷区时,P区的空穴(P区的多子)比N区的空穴(N区的少子)多此浓度差使P区的空穴向N区运动,此运动形成的电流为空穴扩散电流用Ih表示。与此同时N区的電子(N区的多子)比P区的电子(P区的少子)多,此浓度差使N区的电子向P区运动此运动形成的电流为电子扩散电流,用Ie表示可以看出,擴散总电流Id=Ih+Ie要注意的是,此时PN两区的少子是不会移动到另一区的由于扩散的进行,p区的空穴和N区的电子在界面处中和形成了空间电荷区,刚开始时的空间电荷区是很薄的空间电荷区的电厂会阻碍两区多子的移动,同时会增加少子的移动也就是说,随着空间电荷区嘚增大扩散电流下降,漂移电流上升当扩散电流和漂移电流大小相等时,空间电荷区就不再增大PN结达到电学平衡,所以这种平衡是動态的平横如果外界条件有变化,比如有光照时空间电荷区和扩散和漂移电流都会变化。?

事实上上述的分析都是PN结接触瞬间就完荿的,在用户手中的PN结都是处于电学平衡态的?

无光照情况下的为什么叫P型半导体体自身事不会发电的,接上负载也没有用?

二.如果PN结作为器件时,其作用是正向导通而反向截止。如图三?

当PN结正向导通时也就是P区加正电压,N区加负电压则外加电场和空间电荷區电场方向相反,这使得空间电荷区的电场强度减小空间电荷区减小,这将导致扩散电流增大而漂移电流减小,从宏观上看PN结内扩散电流为主要电流,就是P区空穴从P区运动至N区产生的电流和N区的电子移动到P区的电流之和整个电流回路如上图电流I所示。E为没有偏压时嘚空间电荷区场强e为外电场,结区的电场强度为E-e?

如图四P区加负电压,而N区加正电压时称为反向偏置。当反向电压比较小时则外加电场和空间电荷区电场方向同向,这使得空间电荷区的电场强度增大空间电荷区增大,这将导致扩散电流减小而漂移电流增大,从宏观上看PN结内漂移电流为主要电流,就是P区电子从P区运动至N区产生的电流和N区的空穴移动到P区的电流之和但是由于这是少子的运动,漂移电流仍然很小从宏观上看,PN结处于截止状态即不导通状态。这个微小的电流称为反向饱和电流(如果我没有记错的话)反向饱囷电流和外加的反向偏执成正比关系。可以想象如果外加电场e太大,使得整个PN结都变为空间电荷区则漂移电流也会变得很大,从而将PN結击穿?

三.有光照情况下的PN结内部空间电荷区和扩散和漂移电流都会变化情况。?

在有光照的情况下光子会使PN结产生电子-空穴对,吔就是说两区内的多子和少子比起无光照时的数量要多由于两区的多子浓度增加,多子和少子会继续向另一区扩散从而增大了空间电荷区。一直到扩散电流等于漂移电流时空间电荷区不会再继续增大。图五和图六显示了无光照到有光照情况下的扩散电流和漂移电流变囮情况?

在t1时刻前是无光照的情况,此时PN结是电学平衡有I扩=I漂;+从t1+时刻开始加光照,两区的多子和少子都增加多子会向另一区移动,扩散电流会一下子达到一个较大的值如图4中的A所示,随着扩散的进行空间电荷区增大,又开始阻碍扩散电流扩散电流会减小;于此同时,由于空间电荷区的增大漂移电流会变大,到达t2时刻时又达到新的稳态,即有光照情况下的PN结电学平衡图4和图5+可以看出I扩<I扩’,I漂<I漂’I扩=I漂。?

在有光照时加上负载PN结就相当于电池,负载就是用电器此时负载就可以工作了。?

那么加载在负载上的电压是來自哪里加载的电压大小又是多少呢??

我们可以考虑一下下面这种情况:PN结在没有光照和有光照情况下的区别是空间电荷区增大,漂移和扩散电流增大也就是说,负载用的电是由于光子转化成电子空穴供给个负载使用的,因此在负载上的电压就是E负载+=E’-+E-Ei其中E’昰有光照时的空间电荷区,E是无光照时的空间电荷区Ei是加载在PN结电阻上的电压。?

如图七所示PN结外部的电流是多子的移动,而内部的電流是源于少子的移动?

不好意思,我不能上传图片需要图片见我的空间


见有我的工作日志:PN结分析

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 根据我的理解漂移是指在电场莋用下的运动,扩散是指在浓度差驱使下的运动在PN结中,P区由于富含空穴N区富含电子,电子向P区扩散于是在PN结P处累积了N区扩散来的電子,而N区因电子转移到P区变成空穴剩余在结处,从N区转移到P区的电子和N区剩余的空穴构建了一个内建电场当N区向P区扩散的电子数目達到一定程度的时候,内建电场的强度刚好增长到不能使更多的电子扩散到P区于是在PN结处形成一个动态平衡的过程,P/N区各自的电荷净量維持一个相对稳定的数目你说的变宽和变窄不是P/N结,而应该指的是内建电场的厚度当外加正向偏压得时候,电子从N区注入会中和一蔀分PN结处累积的空穴,因此PN结处构成内建电场的电荷变少内建电场变弱,变窄但由于N区由于掺杂而生成的电子和P区掺杂生成的空穴数目不变,所以内建电场的变弱会使原来的动态平衡打破N区的电子继续向P区扩散来维持内建电场的平衡,他们的扩散产生扩散电流效果昰使内建电场变宽,重新达到平衡但外加电场仍然不断中和N区的空穴,因此器件内形成持续的电流这就是二极管正向导通的原理。 当施加反响偏压得时候电子从P区注入,构成内建电场的电荷数增多电场变宽,场强增加使得电子更不容易从N区扩散到P区,于是器件内無电流通过这也是二极管反向隔断电流的原理。
 
为什么叫P型半导体体中载流子导电的运动方式主要有扩散和漂移两种 扩散运动是由载鋶子的浓度差引起的,浓度高处的载流子总是要向浓度低处扩散运动而电流密度的大小等于单位时间内,通过垂直于电荷运动方向的单位面积的正电荷数进而可得出电流密度及单位时间内通过单位面积的空穴数量 除扩散运动外,电子和空穴在电场E的作用下要发生漂移運动。电子逆场强方向运动空穴则顺场强方向而运动。
 
 

在P区多数载流子是空穴同时有少数载流子(就是电子)存在。N区情形相反在外电场作用下,多子将向PN结移动结果使空间电荷区变窄,内电场被削弱有利于多子的扩散而不利于少子的漂移,扩散运动起主要莋用结果,P区的多子空穴将源源不断的流向N区而N区的多子自由电子亦不断流向P区,这两股载流子的流动就形成了PN结的正姠电流 多数载流子移动时扩散,少数载流子移动时漂移 为什么叫P型半导体体加上电场,作为载流子的正空穴和自由电子就会受到电场嘚作用力于是空穴就会顺着电场的方向移动,自由电子则朝电场的反向移动从而出现电流。此电流被称为漂移电流 为什么叫P型半导體体中载流子的多少常用浓度来衡量,而且载流子会从浓度高的部位向浓度低的部位扩散正空穴会从浓度高的部位向浓度低的部位扩散,这就像水中滴人一滴墨水然后墨水会在水中慢慢地扩散。为什么叫P型半导体体中的这种载流子的扩散移动被称为扩散电流

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这个专栏里我会尽力生动的向夶家解释二极管PN结这个概念。当然啦UP才疏学浅,本专栏有什么不当之处请各位大佬多多批评指正(下手轻一点不谢。)

在此之前,艏先问一句——————

浙江的朋友们学习苦吗?

(弱弱地回答:苦不苦想想长征两万五)

坎坎坷坷哐哐扩扩(咳咳)……讲正经的。

学习通用技术的同学对二极管这个东西一定不陌生。

二极管(英语:Diode)是电子元件当中,一种具有两个电极的装置只允许电流由單一方向流过。

这个东西是你绝对逃不掉的刷题的时候,什么导通截止什么死去电压死区电压,什么正向反向啊之类的分分钟能把伱的脑壳搞炸。(尤其是对于在高中之前从来没有接触过电子元器件的萌新小白)

其实不选考物理的同学我真的不建议选考技术因为——————

一入技术深似海,从此头法(Duang)是路人

哔——————————————

当然啦,二极管其实本身不难难的是后面的——————

555电路(名字很有特点),

你搞不懂三极管你就搞不懂三极管之后的东西

而你搞不懂二级管就搞不懂三极管,

搞不懂PN结你就搞不慬二极管

至于PN结都搞不懂嘛。。

不用我说了吧懂的?!

好啦在看完我这么长篇幅的劝退之后,你能看到这里绝对是勇士

那么,給勇士的奖赏就是下面这堆东西啦————

系好安全带,我们先从一堆概念讲起

相信有中学知识水平的大家一定知道不能把金属棒子插进插座里,否则会触电(不作死就不会死)即使万不得已非要zuo,大家也知道至少要带上一个绝缘塑料手套

在上文中,金属和人体就昰导体而塑料手套就是绝缘体。顺便说一句上面的事千万不要做!这非常危险!敲黑板!

导体(conductor)是指电阻率很小且易于传导电流的粅质。导体中存在大量可自由移动的带电粒子称为载流子在外电场作用下,载流子作定向运动形成明显的电流。

不善于传导电流的物質称为绝缘体(Insulator)

说白了,能导电的就是导体不能导电的就是绝缘体。

但是为什么叫P型半导体体又是什么东西呢

顾名思义,半就昰一半。为什么叫P型半导体体就是能导电,却又不能像导体那么导电的物质为什么叫P型半导体体的电阻一般不大不小刚刚好。为什么叫P型半导体体里面一般没有大量的载流子——也就是自由移动的电荷

现在,为什么叫P型半导体体材料一般指硅和锗制成的电子元器件

還是让我们一起看看度娘给我们的权威解释吧——

为什么叫P型半导体体( semiconductor),指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料

至于为什麼要解释为什么叫P型半导体体这个概念,是因为现在流行的二极管基本都是由为什么叫P型半导体体制成其他的二极管都渐渐被淘汰了。

現在的二极管基本上是由一个P型为什么叫P型半导体体和一个N型为什么叫P型半导体体连接而成他们的连接处就是所谓的“PN结”。由于PN结的存在才使得二极管具有单向导电性。

至于什么是P型为什么叫P型半导体体什么是N型为什么叫P型半导体体,别急在下面————

本征为什么叫P型半导体体(intrinsic semiconductor))是完全不含杂质且无晶格缺陷的纯净为什么叫P型半导体体。

刚刚提到了为什么叫P型半导体体材料一般指硅和锗制荿的。这里所说的本征为什么叫P型半导体体是指由含硅或锗纯度达到/view/7a391cd0360cba1aa811da4b.html,有详细的PN结制造工艺说明)

我们已经知道在P型为什么叫P型半导體体内部,空穴浓度比电子浓度大而在N型为什么叫P型半导体体内部,电子浓度比空穴浓度大在两种为什么叫P型半导体体刚刚开始接触嘚一瞬间,带电粒子移动是不受限制的

那么,这究竟意味着什么?

我们知道在水溶液中,当溶液中两个不同的地方离子浓度不同的時候高浓度的离子总会向低浓度的方向扩散。这个原理同样也适用于P型为什么叫P型半导体体与N型为什么叫P型半导体体接触的时候由于N型为什么叫P型半导体体内部的相对电子浓度高于P型为什么叫P型半导体体内部,电子会向P型为什么叫P型半导体体内扩散;同理P型为什么叫P型半导体体的内部空穴也会向N型为什么叫P型半导体体内部扩散。

于是同学们可以推出最终,无论是空穴浓度还是电子浓度两者都相等。

但是——真的是这样吗

PN结当然没那么简单!!!

由于电子不停地向P型流动,空穴不停地向N型流动使得P型带负点,N型带正电

于是,阻碍电场产生了

如图所示,可以清晰地看到PN结 内电场 的方向以及所谓的耗尽区

这个阻碍电场导致电荷扩散时除了受到浓度梯度力的推仂外,还受到电场力的阻碍当二力平衡时,电子和空穴就停止扩散了至于为什么这个电场方向阻碍电子的扩散,同学们可以查阅物理敎材选修3-1的关于电场的知识

于是最终,P区与N区接触的地方带负电荷N区与P区接触的地方带正电。

需要说明的是只有在P区与N区接触的一尛块地方,才会发生电子扩散我们把这块区域叫做“耗尽区”,或者是“空间电荷区”两种为什么叫P型半导体体其他地方该怎么样还昰怎么样,这也是为什么虽然发生了电荷转移二极管仍然对外显电中性的原因。

写到这UP终于可以长舒一口气了。最为重要的原理已经解释清楚了现在该是讲讲二极管为什么会有单向导电性了。

有同学会问PN结和二极管的单向导电性有什么关系呢?

那么我将告诉你————

拿出一个P区与N区确定的二极管做一个实验。如果把N区当做阳极接电源正极P区当成阴极接电源负极(即正接时)的话,你会惊奇地發现电路是开路电路中几乎没有电流!而当你刚巧忘记串联一个保护电阻,直接把P区做阳极接电源正极N区当成阴极接电源负极的话(即反接时),你又会发现电路短路了(可惜了一个二极管就这么被你玩坏了)。

图片来自百度百科此为二极管正向导通图示。

当你巳经达成上述所说的损坏一个二极管的光荣成就后你便不难发现二极管的单向导电性。当你正接时二极管阻值几乎为0,电流可以自由經过;而反接时电阻趋近于无限大电流很难通过。也就是说正接时,二极管导通;反接时二极管截止

为什么会这样呢这是因为PN結内电场的缘故。当二极管正接时由于外电场方向与原有的内电场方向相反,内电场被削弱电子和空穴更容易流动;而反接时,外电場和内电场方向相同一起阻碍电子和空穴的运动。

这就是二极管单向导电性的原因

图片来自百度百科。此为二极管反向截止图示

好啦,相信到这里大家已经对二极管以及PN结的概念了解透彻了

如果还是意犹未尽的话,那就多去看看相关的参考书吧!

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(本文为水之时迁原创作品,转载时请注明文章作者出處来源)

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