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關(guān)于PN結(jié)正向?qū)▓D文介紹
  • 發(fā)布時(shí)間:2022-05-14 19:32:27
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關(guān)于PN結(jié)正向?qū)▓D文介紹
(1)PN結(jié)加正向電壓時(shí)導(dǎo)通
PN結(jié)加正向電壓時(shí)導(dǎo)通
PN結(jié)正向?qū)? src=
如果電源的正極接P區(qū),負(fù)極接N區(qū),外加的正向電壓有一部分降落在PN結(jié)區(qū),PN結(jié)處于正向偏置。
電流便從P型一邊流向N型一邊,空穴和電子都向界面運(yùn)動(dòng),使空間電荷區(qū)變窄,電流可以順利通過,方向與PN結(jié)內(nèi)電場(chǎng)方向相反,削弱了內(nèi)電場(chǎng)。
于是,內(nèi)電場(chǎng)對(duì)多子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的阻礙減弱,擴(kuò)散電流加大。擴(kuò)散電流遠(yuǎn)大于漂移電流,可忽略漂移電流的影響,PN結(jié)呈現(xiàn)低阻性。
(2)PN結(jié)加反向電壓時(shí)截止
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PN結(jié)加反向電壓時(shí)截止
如果電源的正極接N區(qū),負(fù)極接P區(qū),外加的反向電壓有一部分降落在PN結(jié)區(qū),PN結(jié)處于反向偏置。
則空穴和電子都向遠(yuǎn)離界面的方向運(yùn)動(dòng),使空間電荷區(qū)變寬,電流不能流過,方向與PN結(jié)內(nèi)電場(chǎng)方向相同,加強(qiáng)了內(nèi)電場(chǎng)。內(nèi)電場(chǎng)對(duì)多子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的阻礙增強(qiáng),擴(kuò)散電流大大減小。
此時(shí)PN結(jié)區(qū)的少子在內(nèi)電場(chǎng)作用下形成的漂移電流大于擴(kuò)散電流,可忽略擴(kuò)散電流,PN結(jié)呈現(xiàn)高阻性。
在一定的溫度條件下,由本征激發(fā)決定的少子濃度是一定的,故少子形成的漂移電流是恒定的,基本上與所加反向電壓的大小無關(guān),這個(gè)電流也稱為反向飽和電流。
PN結(jié)加正向電壓時(shí),呈現(xiàn)低電阻,具有較大的正向擴(kuò)散電流;PN結(jié)加反向電壓時(shí),呈現(xiàn)高電阻,具有很小的反向漂移電流。由此可以得出結(jié)論:PN結(jié)具有單向?qū)щ娦浴?/div>
PN結(jié)的擊穿機(jī)理
PN 結(jié)構(gòu)成了幾乎所有半導(dǎo)體功率器件的基礎(chǔ),目前常用的半導(dǎo)體功率器件如DMOS,IGBT,SCR 等的反向阻斷能力都直接取決于 PN 結(jié)的擊穿電壓,因此,PN 結(jié)反向阻斷特性的優(yōu)劣直接決定了半導(dǎo)體功率器件的可靠性及適用范圍。
在 PN結(jié)兩邊摻雜濃度為固定值的條件下,一般認(rèn)為除 super junction 之外平行平面結(jié)的擊穿電壓在所有平面結(jié)中具有最高的擊穿電壓。
實(shí)際的功率半導(dǎo)體器件的制造過程一般會(huì)在 PN 結(jié)的邊緣引入球面或柱面邊界,該邊界位置的擊穿電壓低于平行平面結(jié)的擊穿電壓,使功率半導(dǎo)體器件的擊穿電壓降低。
由此產(chǎn)生了一系列的結(jié)終端技術(shù)來消除或減弱球面結(jié)或柱面結(jié)的曲率效應(yīng),使實(shí)際制造出的 PN 結(jié)的擊穿電壓接近或等于理想的平行平面結(jié)擊穿電壓。
當(dāng) PN 結(jié)的反向偏壓較高時(shí),會(huì)發(fā)生由于碰撞電離引發(fā)的電擊穿,即雪崩擊穿。
存在于半導(dǎo)體晶體中的自由載流子在耗盡區(qū)內(nèi)建電場(chǎng)的作用下被加速其能量不斷增加,直到與半導(dǎo)體晶格發(fā)生碰撞,碰撞過程釋放的能量可能使價(jià)鍵斷開產(chǎn)生新的電子空穴對(duì)。
新的電子空穴對(duì)又分別被加速與晶格發(fā)生碰撞,如果平均每個(gè)電子(或空穴)在經(jīng)過耗盡區(qū)的過程中可以產(chǎn)生大于 1 對(duì)的電子空穴對(duì),那么該過程可以不斷被加強(qiáng),最終達(dá)到耗盡區(qū)載流子數(shù)目激增,PN 結(jié)發(fā)生雪崩擊穿。
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