三極管的工作原理

2023-12-05

1、N型半導體:又稱(chēng)為電子型半導體。在純凈的硅晶體中通過(guò)特殊工藝摻入少量的五價(jià)元素(如磷、砷、銻等)而形成,其內部自由電子濃度遠大于空穴濃度。所以,N半導體內部形成帶負電的多數載流子——自由電子,而少數載流子是空穴。N型半導體主要靠自由電子導電。由于自由電子主要由所摻入的雜質(zhì)提供,所以摻入的五價(jià)雜質(zhì)越多,自由電子的濃度就越高,導電性能就越強。而空穴由熱激發(fā)形成,環(huán)境溫度越高,熱激發(fā)越劇烈。


2、P型半導體又稱(chēng)為空穴型半導體。在純凈的硅晶體中摻入三價(jià)元素(如硼)而形成,其內部空穴濃度遠大于自由電子濃度。所以,P型半導體內部形成帶正電的多數載流子——空穴,而少數載流子是自由電子。P型半導體主要靠空穴導電。由于空穴主要由所摻入雜質(zhì)原子提供,摻入三價(jià)的雜質(zhì)越多,空穴的濃度就越高,導電性能就越強。而自由電子是由熱激發(fā)形成,環(huán)境溫度越高,熱激發(fā)越激烈。


3、PN結及特性:P型和N型半導體接觸時(shí),在界面附近空穴從P型半導體向N型半導體擴散,電子從N型半導體向P型半導體擴散??昭ê碗娮酉嘤龆鴱秃?,載流子消失。因此在界面附近的結區中有一段距離缺少載流子,卻有內建一個(gè)由N區指向P區的內電場(chǎng)。由于內電場(chǎng)是由多子建成,所以達到平衡后,內建電場(chǎng)將阻擋多數載流子的擴散,但不能阻止少數載流子。P區和N區的少數載流子一旦接近PN結,便在內電場(chǎng)的作用下漂移到對方。


下面,講一下PN結的單向導電性。


外加正向電壓(正偏):在外電場(chǎng)作用下,多子將向PN結移動(dòng),結果使空間電荷區變窄,內電場(chǎng)被削弱,有利于多子的擴散而不利于少子的漂移,擴散運動(dòng)起主要作用。結果,P區的多子空穴將源源不斷的流向N區,而N區的多子自由電子亦不斷流向P區,這兩股載流子的流動(dòng)就形成了PN結的正向電流。


外加反向電壓(反偏):在外電場(chǎng)作用下,多子將背離PN結移動(dòng),結果使空間電荷區變寬,內電場(chǎng)被增強,有利于少子的漂移而不利于多子的擴散,漂移運動(dòng)起主要作用。漂移運動(dòng)產(chǎn)生的漂移電流的方向與正向電流相反,稱(chēng)為反向電流。因少子濃度很低,反向電流遠小于正向電流。當溫度一定時(shí),少子濃度一定,反向電流幾乎不隨外加電壓而變化,故稱(chēng)為反向飽和電流。


4、擴散和漂移:多數載流子移動(dòng)時(shí)擴散,少數載流子移動(dòng)時(shí)漂移。


5、復合:電子和空穴相遇就會(huì )復合,大量的電子-空穴對復合就形成電流。


6、空間電荷區:也稱(chēng)耗盡層。在PN結中,由于自由電子的擴散運動(dòng)和內電場(chǎng)導致的漂移運動(dòng),使PN結中間的部位(P區和N區交界面)產(chǎn)生一個(gè)很薄的電荷區,它就是空間電荷區。在這個(gè)區域內,多數載流子已擴散到對方并復合掉了,或者說(shuō)消耗殆盡了,因此空間電荷區又稱(chēng)為耗盡層。P區一側呈現負電荷,N區一側呈現正電荷,因此空間電荷區出現了方向由N區指向P區的內電場(chǎng)。內電場(chǎng)將阻礙多子的擴散,而少子一旦靠近PN結,便在內電場(chǎng)的作用下漂移到對方。


PN結正偏時(shí),內電場(chǎng)減弱,有利于多子的擴散而不利于少子的漂移;PN結反偏時(shí),擴散運動(dòng)使空間電荷區加寬,內電場(chǎng)增強,有利于少子的漂移而不利于多子的擴散。


7、內電場(chǎng):PN結附近空間電荷區中,方向由N區指向P區的內電場(chǎng)。內電場(chǎng)對多數載流子起隔離作用,而對少數載流子起導通作用。


8、載流子:可以自由移動(dòng)的帶有電荷的物質(zhì)微粒,如電子和離子。金屬中為電子,半導體中有兩種載流子即電子和空穴。


9、少數載流子:P型半導體地少數載流子是自由電子,N型半導體中是空穴。


10、二極管:?jiǎn)蜗驅щ娦?。正偏多數載流子可以通過(guò),反偏少數載流子可以通過(guò)。反偏時(shí)P型半導體和N型半導體不能提供源源不斷的少數載流子,所以反偏近似無(wú)電流。


行業(yè)動(dòng)態(tài)

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