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(简答题)

PN结是如何形成的?它具有什么特性?

正确答案

如果用工艺的方法,把一边是N型半导体另一边是P型半导体结合在一起,这时N型半导体中的多数载流子电子就要向P型半导体一边渗透扩散。结果是N型区域中邻近P型区一边的薄层A中有一部分电子扩散到P型区域中去了,如图2-6所示(图略)。薄层A中因失去了这一部分电子而带有正电。同样,P型区域中邻近N型区域一边的薄层B中有一部分空穴扩散到N型区域一边去了,如图2-7所示(图略)。结果使薄层B带有负电。这样就在N型和P型两种不同类型半导体的交界面两侧形成了带电薄层A和B(其中A带正电,B带负电)。A、B间便产生了一个电场,这个带电的薄层A和B,叫做PN结,又叫做阻挡层。
当P型区域接到电池的正极,N型区域接到电池的负极时,漂移和扩散的动态平衡被破坏,在PN结中流过的电流很大(这种接法称为正向连接)。这时,电池在PN结中所产生的电场的方向恰好与PN结原来存在的电场方向相反,而且外加电场比PN结电场强,这两个电场叠加后电场是由P型区域指向N型区域的。因此,PN结中原先存在的电场被削弱了,阻挡层的厚度减小了,所以正向电流将随着外加正向电压的增加而迅速地上升。
当P型区域接到电池的负极,N型区域接到电池的正极时,在PN结中流过的电流很小(这种接法称为反向连接)。这是由于外加电压在PN结中所产生的电场方向是由N型区指向P型区,也即与原先在PN结中存在的电场方向是一致的。这两个电场叠加的结果,加强了电场阻止多数载流子的扩散运动,此时,阻挡层的厚度比原来增大,原来漂移和扩散的动态平衡也被破坏了,漂移电流大于扩散电流,正是这个电流造成反向漏电流。PN结的这种性质叫做单向导电性。

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