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1.1.3PN结

 PN结形成过程：

PN结的单向导电性：

PN结的伏安特性

PN结的电容效应

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1.1.3PN结

        形成：由于扩散运动而形成

        扩散运动：物质总是从浓度高的地方向浓度低的地方运动，这种由于浓度差而产生的运动称为扩散运动
    

 PN结形成过程：

扩散前：

 

扩散过程：

        由于浓度差，进行扩散运动。

        随着扩散运动进行，交界处生成正负离子。

        P区由于得到大量自由电子，电子与空穴复合，生成负离子，故P区带负电。

        N区由于失去大量自由电子，产生大量空穴，生成正离子，故N区带正电。

        由于交界处正负离子不断增多，所以内电场不断加强，从而阻碍扩散运动进行，到一定程度时，达到动态平衡。

        内电场方向，N区指向P区

 扩散后：

PN结形成过程中，可以自由移动的粒子是自由电子，正负离子和空穴不可移动

电场方向：由正离子指向负离子

PN结的单向导电性：

外加正向电压：

        外加正向电压时，内外电场方向相反，内电场被削弱，使得扩散运动继续进行。由于电源的作用，电子不断地被搬运，使得PN结导通，此时，电子定向移动，产生电流。

也可用势垒来理解，如下图

PN结类似河堤，当加正向电源，河堤被降低，直到河水可以顺利流过，此时为导通状态。

外加反向电压：

此时内外电场方向一致，会使得耗尽层不断加宽，直到全部变为耗尽层，此时为临界击穿状态。

PN结的伏安特性

        齐纳击穿：高掺杂，耗尽层宽度窄，小电压可击穿

        雪崩击穿：低掺杂，耗尽层宽度宽，大电压可击穿

耗尽层宽度和浓度关系可看

 

PN结的电容效应

         势垒电容：PN结外加反向电压，空间电荷区的宽度将随之变化（耗尽层的电荷量随着外加反向电压增大或者减小），这种现象与电容充放电过程相同。

        耗尽层变化所等效的电容称为势垒电容   

        可以根据正这种特性制作变容二极管

        扩散电容：

        当外加一定的正向电压，靠近耗尽层交界面的非平衡少子浓度高，远离交界面的浓度低，浓度从高到低衰减，直到为零。形成一定的浓度梯度（浓度差），从而形成扩散电流。

        PN结外加正向电压增大时，非平衡少子浓度会增大，且浓度梯度增大，从外部看正向电流增大（扩散电流）。

        当外正向电压减小时，变化相反。

         扩散区内，电荷积累与释放与电容器重放电过程相同，这种电容效应称为扩散电容 

 

        结电容：