對耗盡層、結(jié)電容、PN結(jié)的一些理解

對耗盡層、結(jié)電容、PN結(jié)的一些理解
擴(kuò)散、漂移：多子的運(yùn)動稱為擴(kuò)散；少子的運(yùn)動稱為漂移。
耗盡層、結(jié)電容、PN結(jié)：PN結(jié)中由于p區(qū)和n區(qū)的電子空穴發(fā)生中和，在結(jié)中會形成耗盡區(qū)，PN結(jié)因此可以叫耗盡層，由于PN結(jié)反向不導(dǎo)通，因此可以叫做阻擋層。耗盡層是指PN結(jié)中在漂移運(yùn)動和擴(kuò)散作用的雙重影響下載流子數(shù)量非常少的一個高電阻區(qū)域。耗盡層的寬度與材料本身性質(zhì)、溫度以及偏置電壓的大小有關(guān)。在PN結(jié)中，由于載流子濃度的梯度，空穴、電子會通過擴(kuò)散作用的形式分別向摻雜濃度低的N區(qū)、P區(qū)移動，P區(qū)流走空穴流進(jìn)電子并大部分中和P區(qū)空穴，剩下少量電子，N區(qū)流走電子流進(jìn)空穴并中和N區(qū)電子，剩下少量空穴。擴(kuò)散作用產(chǎn)生的少數(shù)載流子（P區(qū)多出的電子和N區(qū)多出的空穴）會產(chǎn)生一個較強(qiáng)的內(nèi)建電場。這個電場會使載流子發(fā)生漂移運(yùn)動，這一運(yùn)動與擴(kuò)散的方向正好相反，二者會達(dá)成動態(tài)平衡。這兩種作用的結(jié)果是在PN結(jié)處形成一個電子、空穴都很稀少的耗盡層，即其中的載流子電子和空穴都被耗盡了。因?yàn)楹谋M層中載流子少，電阻大，其特征類似電容，這一電容也被稱為結(jié)電容。PN結(jié)反偏會使耗盡層變厚。
把1塊P型半導(dǎo)體和1快N型半導(dǎo)體緊密聯(lián)接在一起（只能用化學(xué)方法連接）時(shí)，在交界面上會形成很薄的空間電荷區(qū)即PN結(jié)。由于P區(qū)空穴濃度大，空穴會往N區(qū)擴(kuò)散；N區(qū)電子濃度大，電子會向P區(qū)擴(kuò)散。擴(kuò)散的結(jié)果是：P區(qū)薄層Ⅰ中流走了空穴，流進(jìn)了電子，其中流進(jìn)的電子大部分與空穴復(fù)合掉，而剩下了很少量的電子形成帶負(fù)電的離子；N區(qū)薄層Ⅱ中流走了電子，流進(jìn)了空穴，其中流進(jìn)的空穴大部分與電子復(fù)合掉，而剩下很少量的空穴而形成帶正電離子，這些離子因物質(zhì)結(jié)構(gòu)的關(guān)系，它們不能移動，因此稱為空間電荷。它們集中在P區(qū)和N區(qū)的交界面附近，形成了一個很薄的空間電荷區(qū)，這就是所謂的PN結(jié)，PN結(jié)中電荷數(shù)量很少幾乎是沒有所以又稱耗盡層。擴(kuò)散形成的PN結(jié)薄層中正負(fù)電荷之間會形成反向的內(nèi)建電場，內(nèi)電場促使少子漂移并阻止多子擴(kuò)散，隨著擴(kuò)散的繼續(xù)，薄層會變厚（或者說變寬），內(nèi)建電場會增強(qiáng)，后多子的擴(kuò)散和少子的漂移達(dá)到動態(tài)平衡。
1) PN結(jié)加正向電壓時(shí)的導(dǎo)電情況：外加的正向電壓有一部分降落在PN結(jié)區(qū)，方向與PN結(jié)內(nèi)電場方向相反，削弱了內(nèi)電場。于是，內(nèi)電場對多子擴(kuò)散運(yùn)動的阻礙減弱，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)的導(dǎo)電情況：外加的反向電壓有一部分降落在PN結(jié)區(qū)，方向與PN結(jié)內(nèi)電場方向相同，加強(qiáng)了內(nèi)電場。內(nèi)電場對多子擴(kuò)散運(yùn)動的阻礙增強(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)，這個電流也稱為反向飽和電流。