基本概念
- PN结：P型半导体和N型半导体交接面处会形成一个有特殊物理性质的薄层，称为PN结
- PN结的形成：由于两边载流子浓度差————>多子扩散（N型半导体–自由电子，P型半导体–空穴）————>交接处复合，显露出正负原子————形成内电场————>阻碍多子扩散，利于少子漂移————>动态平衡，形成PN结
- 中间形成电场的区域称为耗尽区或势垒区或阻挡区，在掺杂浓度不对称的PN结中，掺杂浓度大的地方延伸小，掺杂浓度小的地方，延伸大（因为两边正负电荷数量相等）
PN结的导电特性
- 正向偏置：外部添加P正，N负的电场，与内电场相互抵消，耗尽层变窄，则扩散作用加强，漂移运动减弱，（也就是说N结处的自由电子向浓度低的P结移动，空穴从P向N移动），因此形成正向电流（从P——>N）
注：电流方向是正电荷移动方向，与负电荷移动方向相反，因为在定义电流方向的时候，还没有发现电子……
- 反向偏置：外部添加N正，P负的电场，产生与内部电场方向相同的电场，则耗尽区变宽，扩散运动减弱，漂移运动加强，反向电流很小（少子提供电流）
- 可以认为是（正偏—导通，反偏—截止）
PN结的击穿特性
- 当反向电压超过反向截止电压的时候，反向电流会急剧增大，有两种机理
- 雪崩击穿：加反向电压，耗尽区变大，少子漂移时，被加速，动能过大，撞击共价键，使自由电子挣脱束缚，然后蝴蝶效应，一起被加速，到处撞击……反向电流变大
- 齐纳击穿：在重掺杂的PN结中，耗尽区很窄，所以较小的反向电压会产生很大的电场，一定的强度就可以将共价键中的价电子直接拉出，产生大量自由电子和空穴对，使反向电流急剧增大。
一般而言，对于硅材料的PN结，截止电压 > 7V为雪崩击穿，截止电压 < 5V为齐纳击穿；截止电压在 5 ~ 7 V时，两种击穿都有。
只要限制击穿后的电流，击穿并不损坏 PN 结（可逆性）
PN结的电容特性
- PN结有电容特性，由势垒电容和扩散电容两部分组成
- 势垒电容：高阻的耗尽区，与平板电容器相似，正偏电压越大，容值越小
$$C_T=\cfrac{\epsilon S}{d}$$d 是耗尽区长度，S是耗尽区横截面积
- 扩散电容：正向偏置的PN结，由于多子扩散，会有电容特性
$$C_D=\cfrac{\tau I}{U_T}$$$C_T$ 和 $C_D$ 都随外加电压的变化而变化，且都非线性，低频时可以忽略，高频时需要考虑……
2020.2.24
