PN結與二極管的特性
- 1. PN結的伏安特性
- 2. PN結的電容效應
- 3. 半導體二極管
1. PN結的伏安特性
a) 正向特性：在前面已經論述，注意存在一個死區（正向在外加電壓時電流不變的那一段），
b) 反向特性：當PN結在外加反向電壓的時，會有一個反向飽和電流I，該反向電流，鍺管比硅管大，當反向電壓越來越大的時候，電流也會急劇增大，這個現象就是反向擊穿，
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c) 反向擊穿：當PN結在外加反向電壓的時，會有一個反向飽和電流I，該反向電流，鍺管比硅管大，當反向電壓越來越大的時候，電流也會急劇增大，
（1）雪崩擊穿（摻雜濃度低的情況下）
??當PN結中摻雜離子濃度低的時候，PN結的長度比較大，此時又將外加電場不斷加強，只要有自由電子進入到這個PN結中的電場中，就相當于一個粒子加速器，自由電子達到一定的速度之后，猛烈的撞擊到一個共價鍵上，價電子成為一個自由電子，一個變成了兩個，依次往后繼續猛烈的撞擊，瞬間就可以把PN結擊毀，
（2）齊納擊穿（摻雜濃度高的情況下）
??當PN結中摻雜離子濃度高的時候，PN結的長度比較小，那么由電場公式E=U/D，只要稍微有點兒外加的電壓，PN結中的內電場就會很大，那么價電子自己迸射出來，克服共價鍵的束縛，瞬間PN結擊毀，
（3）二次擊穿（不可逆）
??由于在雪崩擊穿、齊納擊穿的程序中，都會散發著大量的熱，那么溫度很快就升高，那么在溫度升高到一定程度的時候，PN結會被啥訓，此時所有的共價鍵被破壞，更多的共價鍵被破壞，那么就有更多的熱被放出來，形成正反饋，最終PN結不可逆，
（4）溫度雪崩、齊納擊穿的影響
??溫度越高，雪崩擊穿需要的外加電壓越大：因為溫度升高之后，PN結中的晶格結構會產生晃動，導致粒子加速不穩定，那么需要利用外加電壓的作用下，使得粒子加速更穩定，
??溫度越高，齊納擊穿需要的外加電壓越小：因為溫度升高之后，共價鍵中的價電子自己迸射出來的機會更大，那么需要內電場就越小，那么需要外加電壓就越小，
（5）反向擊穿——穩壓管特性
??從PN結的伏安特性曲線中可以看到，當電壓反向增大到一定程度之后，電流有一個瞬間的持續增大的變化，則可以利用這一點，電流不斷增大的時候電壓變化極小，可以忽略，那么就可以形成穩壓管的原理，又因為摻雜濃度低的時候是雪崩擊穿，需要電壓很高，摻雜濃度高的時候，需要電壓低，那么可以通過不同的摻雜和制工藝制造出不同規格的反向擊穿特性的穩壓二極管，
2. PN結的電容效應
a) 勢壘電容（主要是在外加反向電壓時）：PN結外加電壓變化時，空間電荷區的寬度將發生變化，有電荷的積累和釋放程序，與電容的充放電相同，其等效電容為勢壘電容，是可變電容的特性，
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b) 擴散電容（在外加正向電壓時）：當在外加正向電壓時，會削弱內電場的作用，使得擴散運動恢復，擴散作用的恢復，N區的多子（自由電子）會通過擴散運動，運動到P區，那么在P區會變成非平衡的少子（N區來的自由電子），非平衡的少子從空間電荷區到P區會有一個濃度梯度的變化，不然不能進行擴散運動，那么在接近空間電荷區附近的非平衡少子的濃度會很高，當外加電壓越高的時，接近空間電荷區的非平衡少子的濃度就越高，積累的電荷量就越多，那么電容回應就越明顯，
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3. 半導體二極管
a) 常見結構
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b) 二極管的伏安特性（與PN結的伏安特性幾乎差不多）
??（1）二極管和PN結的區別：
????? PN結只是N區和P區的中間電荷區；
????? 二極管N區和P區都有一個電阻，兩電阻都比較小；
????? 二極管還有一個外殼，在加反向電壓的時候，PN結會產生一個漂移電流，而且外殼還會產生一個表面的泄露電流，也很小；
??（2）伏安特性曲線的區別（二極管和PN結的區別）：
????? 外加相同的電壓時，流過二極管的電流小于流過PN結的電流，這是因為電阻的存在；
????? 外加相同的反向電壓時，流過前者的電流大于后者；
??（3）溫度對伏安特性曲線的影響（二極管）：
????1）溫度升高的時，正向曲線左移，反向曲線下移，對于左移，相同的電壓下，溫度高的，流過的電流大，這是因為溫度高粒子的活性增強；對于下移，本身下移就是因為少子的存在，那么溫度升高了之后，少子的數量會更多，那么影響就更大，反向飽和電流更大；
????2）室溫：每升高1℃，正向壓降減小2~2.5mv，每升高10℃，反向電 流增大1倍；
??（4） 依據特性曲線的二極管補充特性：
????1）外加正向電壓下，也可以有穩壓、鉗制電位的作用，但是穩壓值的范圍不是很大；
????2）外加反向電壓下，可以通過改變PN結的寬度來改變穩壓值的范圍；
????3）反向飽和電流，由于其跟溫度的相關性很強，那么可以應用于溫度傳感器；
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