为什么PN性半导体加压时,P区的空穴不会消失?不是被负极的电子都填补了吗?
用上面这个图示方便理解:
由于扩散运动形成了上图中的PN结。就是红色虚线内侧一带。这个PN结形成的内电场的方向是向左。这个电场的效果是阻止扩散的进行。使PN二个半导体之间不再有电荷的定向移动。
如果我们外加一电场,P接正极、N接负极,则N区的多数载流子--电子就可以越过PN结,相当于这里增加了一个空穴,也常说是空穴越过了PN结从P区到达N区。你上面的文字就是这样叙述的。上面电子的这种定向移动我们叫做漂移运动。在外加电场的作用下,这种漂移运动不断进行,就形成了正向电流。
加反向电流的情况你可以自己分析。
(1)发光二极管和普通二极管一样具有单向导电性,
因为它们的核心部分都是一个PN结。
杂质半导体
N型半导体(N为Negative的字头,由于电子带负电荷而得此名):掺入少量杂质磷元素(或锑元素)的硅晶体(或锗晶体)中,由于半导体原子(如硅原子)被杂质原子取代,磷原子外层的五个外层电子的其中四个与周围的半导体原子形成共价键,多出的一个电子几乎不受束缚,较为容易地成为自由电子。于是,N型半导体就成为了含电子浓度较高的半导体,其导电性主要是因为自由电子导电。
P型半导体(P为Positive的字头,由于空穴带正电而得此名):掺入少量杂质硼元素(或铟元素)的硅晶体(或锗晶体)中,由于半导体原子(如硅原子)被杂质原子取代,硼原子外层的三个外层电子与周围的半导体原子形成共价键的时候,会产生一个“空穴”,这个空穴可能吸引束缚电子来“填充”,使得硼原子成为带负电的离子。这样,这类半导体由于含有较高浓度的“空穴”(“相当于”正电荷),成为能够导电的物质。
PN结的形成
PN结是由一个N型掺杂区和一个P型掺杂区紧密接触所构成的,其接触界面称为冶金结界面。[3]
在一块完整的硅片上,用不同的掺杂工艺使其一边形成N型半导体,另一边形成P型半导体,我们称两种半导体的交界面附近的区域为PN结。
在P型半导体和N型半导体结合后,由于N型区内自由电子为多子空穴几乎为零称为少子,而P型区内空穴为多子自由电子为少子,在它们的交界处就出现了电子和空穴的浓度差。由于自由电子和空穴浓度差的原因,有一些电子从N型区向P型区扩散,也有一些空穴要从P型区向N型区扩散。它们扩散的结果就使P区一边失去空穴,留下了带负电的杂质离子,N区一边失去电子,留下了带正电的杂质离子。开路中半导体中的离子不能任意移动,因此不参与导电。这些不能移动的带电粒子在P和N区交界面附近,形成了一个空间电荷区,空间电荷区的薄厚和掺杂物浓度有关。
在空间电荷区形成后,由于正负电荷之间的相互作用,在空间电荷区形成了内电场,其方向是从带正电的N区指向带负电的P区。显然,这个电场的方向与载流子扩散运动的方向相反,阻止扩散。
另一方面,这个电场将使N区的少数载流子空穴向P区漂移,使P区的少数载流子电子向N区漂移,漂移运动的方向正好与扩散运动的方向相反。从N区漂移到P区的空穴补充了原来交界面上P区所失去的空穴,从P区漂移到N区的电子补充了原来交界面上N区所失去的电子,这就使空间电荷减少,内电场减弱。因此,漂移运动的结果是使空间电荷区变窄,扩散运动加强。
最后,多子的扩散和少子的漂移达到动态平衡。在P型半导体和N型半导体的结合面两侧,留下离子薄层,这个离子薄层形成的空间电荷区称为PN结。PN结的内电场方向由N区指向P区。在空间电荷区,由于缺少多子,所以也称耗尽层。
(2)PN结的单向导电性:
从PN结的形成原理可以看出,要想让PN结导通形成电流,必须消除其空间电荷区的内部电场的阻力。很显然,给它加一个反方向的更大的电场,即P区接外加电源的正极,N区结负极,就可以抵消其内部自建电场,使载流子可以继续运动,从而形成线性的正向电流。而外加反向电压则相当于内建电场的阻力更大,PN结不能导通,仅有极微弱的反向电流(由少数载流子的漂移运动形成,因少子数量有限,电流饱和)。当反向电压增大至某一数值时,因少子的数量和能量都增大,会碰撞破坏内部的共价键,使原来被束缚的电子和空穴被释放出来,不断增大电流,最终PN结将被击穿(变为导体)损坏,反向电流急剧增大。
PN结加反向电压时 ,空间电荷区变宽 , 区中电场增强。反向电压增大到一定程度时,反向电流将突然增大。如果外电路不能限制电流,则电流会大到将PN结烧毁。反向电流突然增大时的电压称击穿电压。基本的击穿机构有两种,即隧道击穿(也叫齐纳击穿)和雪崩击穿,前者击穿电压小于0.6V,有负的温度系数,后者击穿电压大于0.6V,有正的温度系数。 PN结加反向电压时,空间电荷区中的正负电荷构成一个电容性的器件。它的电容量随外加电压改变。
根据PN结的材料、掺杂分布、几何结构和偏置条件的不同,利用其基本特性可以制造多种功能的晶体二极管。如利用PN结单向导电性可以制作整流二极管、检波二极管和开关二极管,利用击穿特性制作稳压二极管和雪崩二极管;利用高掺杂PN结隧道效应制作隧道二极管;利用结电容随外电压变化效应制作变容二极管。使半导体的光电效应与PN结相结合还可以制作多种光电器件。如利用前向偏置异质结的载流子注入与复合可以制造半导体激光二极管与半导体发光二极管;利用光辐射对PN结反向电流的调制作用可以制成光电探测器;利用光生伏特效应可制成太阳电池。
因此,PN结不管是加正向电压还是反向电压,其空穴和电子都不会消逝,只是其转移的过程。
加正向电压还是负的?
P型半导体的P是什么意思?N型半导体的N是什么意思?
P型半导体即空穴浓度远大于自由电子浓度的杂质半导体;N型半导体即自由电子浓度远大于空穴浓度的杂质半导体。P型和N型半导体都属于杂质半导体,掺杂过程涉及向本征半导体添加掺杂物原子,从而在达到热平衡的过程中改变电子和空穴这两种载流子的分布。根据杂质半导体中主要影响力的载流子,可以将半导体分为P型半导体...
什么是n型半导体, p型半导体?
由于五价元素掺入本征半导体后会导致其电子浓度增加,因此n型半导体具有良好的导电性能,可用于制造各种电子器件。与n型半导体相对应的是p型半导体,p型半导体是向本征半导体中掺入少量的三价元素,如硼(B)、铝(Al)等,以增加半导体中的空穴浓度而得到的。在n型半导体中,掺杂杂质通常是五价元素,...
什么是p型半导体和n型半导体?
【答案】:B 在硅(Si)单晶中掺入硼(B),形成的是p型半导体;掺入磷(P),形成的是型半导体。硼(B)的价电子带都只有三个电子,是受主杂质,电子能够更容易地由硅(Si)的价电子带跃迁到硼传导带。在这个过程中,由于失去了电子而产生了一个正离子,因为这对于其它电子而言是个“空位”,所以通常...
什么是一种由n型半导体和p型半导体组合而成的半导体器件它的光伏效应原...
由 n 型半导体和 p 型半导体组合而成的半导体器件是太阳能电池。它的光伏效应原理是利用光生伏特效应,在有光照的情况下,电池吸收光能,电池两端出现异号电荷的积累,即产生“光生电压”,从而形成电流。这种由 n 型半导体和 p 型半导体组合而成的半导体器件是太阳能电池。在两种半导体的交界面...
什么是p型半导体?什么是n型半导体?
P型半导体是指掺入三价杂质元素(如硼)的半导体,N型半导体是指掺入五价杂质元素(如磷)的半导体。半导体材料,如硅和锗,其原子结构特点在于它们都有四个价电子。在纯净的半导体材料中,这些价电子形成共价键,将原子牢牢地绑定在晶格中。然而,当我们在半导体中掺入某些特定类型的杂质原子时,其电子...
什么叫纯净半导体。P型半导体和N型半导体?
回答:纯半导体是没有任何杂质的半导体,P型半导体和N型半导体是加入了其他一些元素的半导体,P型半导体和N型半导体合在一起会形成PN结,电流只可以从P流到N,不能反相移动,二极管就是根据这个原理制作出来的。
什么是p型半导体,n型半导体,p
【n型半导体】“n”表示负电的意思,在这类半导体中,参与导电的主要是带负电的电子,这些电子来自半导体中的“施主”杂质。所谓施主杂质就是掺入杂质能够提供导电电子而改变半导体的导电性能。例如,半导体锗和硅中的五价元素砷、锑、磷等原子都是施主杂质。如果在某一半导体的杂质总量中,施主杂质的数量...
什么是n型半导体?什么是p型半导体?它们是怎样形成的?帮我回答,谢谢...
在纯净的硅晶体中掺入五价元素(如磷),使之取代晶格中硅原子的位置,就形成了N型半导体。在N型半导体中,自由电子为多子,空穴为少子,主要靠自由电子导电。自由电子主要由杂质原子提供,空穴由热激发形成。掺入的杂质越多,多子(自由电子)的浓度就越高,导电性能就越强。P型半导体:也称为空穴型...
什么是N型、P型、N+P型半导体?
在纯净的硅晶体中掺入五价元素(如磷),使之取代晶格中硅原子的位置,就形成了N型半导体。在N型半导体中,自由电子为多子,空穴为少子,主要靠自由电子导电。自由电子主要由杂质原子提供,空穴由热激发形成。掺入的杂质越多,多子(自由电子)的浓度就越高,导电性能就越强。P型半导体:也称为空穴型...
什么是p型半导体和n型半导体?
P型半导体:掺杂元素: P型半导体通常是由硅等半导体材料与三价元素(如铝、硼等)的掺杂形成的。这些三价元素称为“杂质”或“施主”。性质: 在P型半导体中,由于掺杂元素添加了少量的“空穴”(正电荷),因此它的主要载流子是正电荷载流子(空穴)。空穴相当于电子缺陷,在外部电场的作用下,空穴会...
昌咳四环: 1、平衡时,PN结的P型半导体和n型半导体之间会形成空间电荷区,这是由于p型半导体的空穴和n型半导体的电子会向对方内部扩散,扩散后留下带负电的电离受主杂质和带正电的电离受主杂质.二者之间会产生一个电场,这个电场会阻碍电...
平昌县18357329118: P结为什么是负电子?N结为何是正电子? - ?
昌咳四环: 半导体的PN结中,P区的多数载流子为空穴,少数载流子为电子,而N区的多数载流子为电子,少数载流电子为空穴.图中所加的是反向电压,当加上图中所示的电源后,P区(不是P结,下同)的少数载流子——电子,向电源正极移动,N区的少数载流子——空穴,向电源负极移动,形成了反向漏电流.所以P区有带负电的电子,N区有带正电的空穴(不是正电子).
平昌县18357329118: p型半导体为什么把空穴作为载流子 - ?
昌咳四环: p型半导体是添加三价杂质元素(in)使硅原子共价键缺了1个价电子,价电子缺少的地方就成为空穴,空穴能从相邻原子接受电子,空穴成了多数载流子.p型半导体也有自由电子,与空穴相比少得多,所以称自由电子为少数载流子,相应的因为空穴比电子多,故称其为多数载流子.
平昌县18357329118: P型半导体的空穴是怎么来的? 在线等 - ?
昌咳四环: 掺入的硼(B)为离子,在其代替硅原子后,使半导体整体表现为空穴多于电子,也就是说,P型半导体中硅的电子没有消失,只不过硅里面增加了具有空穴的掺杂离子.同理,N型半导体也是一样的.
平昌县18357329118: N型半导体的多数载流子是电子,而P型半导体是空穴.所以说N型半导体带负电,P型带正电,对吗 - ?
昌咳四环: 不对,载流子指可移动的电荷,半导体内还有不可移动的电荷,比如带正电的原子核,这样就能与N型半导体的多数载流子是电子平衡,维持电中性条件了还有空穴是一个概念性的东西,实际是不存在的.
平昌县18357329118: 当pn结n型区的电导率远远大于p型区的电导率时,pn结电流主要是空穴流还 - ?
昌咳四环: N区电子为多子,P区电子为少子,在浓度差作用下电子会从N区向P区扩散,使P区失去空穴,留下带负电的杂质离子;而N区失去电子,留下带正电的杂质离子;从而产生空间电荷区,也就是PN层.PN结内产生内电场,在内电场作用下,电子会从P区向N区移动,而空穴会从N区向P区移动,即少子漂移
平昌县18357329118: “半导体二极管中P区的多数载流子【空穴】”,请问这里面的空穴是什么. - ?
昌咳四环: 空穴就是指什么都没有,与之对应的是电子...也就是说,简单地讲,在半导体中的各个原子并非紧密排列的,原子之间有很多空隙,二极管P区中这些空隙大部分是空的,所以称空穴为多数载流子;在二极管N区这些空隙大多充满电子,所以称电子为多数载流子
平昌县18357329118: 各位老师看看我对二极管的理解对不对 加正向电压时 p区和n区得到了源源不断的空穴和自由电子 继而 - ?
昌咳四环: 你只要记住正向导通,反向截止就行了!以后工作中也只用这,现在背的再熟除了折磨自已一点用也没有!
平昌县18357329118: 怎样理解PN结中"载流子耗尽"这句话 - ?
昌咳四环: N型半导体中电子为多数载流子,空穴为少数载流子,这在P型半导体中恰好相反.当他们形成PN结时,N区中的电子和P区中的空穴分别向对面扩散,相遇则发生中和,也就是载流子耗尽,最终在PN结中部形成耗尽区,在平衡状态下耗尽区中的自由载流子浓度很低.
平昌县18357329118: PN结两边加正偏,空间电荷区为什么会变窄?(从电荷的移动方向分析)?
昌咳四环: 理论基础:导体是内部具有较多可以自由移动的电荷的物体. 绝缘体是内部没有或者有很少可以自由移动的电荷的物体. +代表空穴带正电 -代表电子带负电 两竖线之间表示无自由移动电子或空穴部分,相当于绝缘体 没加电压时:P ++| |-- N 当P加...