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PN结的反向电导

菜鸟
2024-08-19 10:36:48     打赏

PN结的反向耐压是甚么回事?

少数载流子是自家的载流子吗? 


反向电导.png




关键词: PN结    

菜鸟
2024-08-19 11:41:23     打赏
2楼

载流子的流向,电子由负往正,空穴由正奔负,跟正反偏无关,能流通与否,只视乎起步点和一个附加条件。 

实际上,造成单向电导现像的,是本地载流子,当PN结正偏时,电源电荷流向跟二极体载流子的法则脗合,载流子顺势而动,

PN结若反偏,则两种载流子 背道而驰,紧贴物理结面两侧的区域被抽空,接下来,外围的载流子亦告动弹不得,而电源内的电荷因没有属性脗合的载流子当「跳板」而无法「进场」,那就令二极体无法导电,反向耐压就是这样建立的;但有一点必须认清,如果整个二极体的载流子全被电源抽走,阻断能力即告丧失 (这就是穿通) !!!


菜鸟
2024-08-19 12:56:43     打赏
3楼

题头图中,有四颗以箭头标示,紧挨着二极体端子的载流子,

这四颗载流子的属性跟电源极性脗合,可穿越物理结面「环游世界」,

P型半导体不含电子,N型半导体没有空穴,所以,这四颗载流子实际上不是少数,而是根本就不该存在 (亦无法从电源直接注入) !! 

不过,一旦有合适的环境条件,少数载流子就可出现,在二极体跟其端子之间加插外延层,就能为少数载流子提供跳板,

因为,外延层的型别跟电源极性正好是适配的,所以,少数载流子就能从外延层源源不断的发射出来,如果外延层跟物理结面的距离小于射程范围,少数载流子就能轻松地穿越结区漂向彼岸,

PN结势垒不是一扇门或一堵墙,而是一道斜坡或阶梯,对少数载流子而言反而是下坡路 (这就是我对 漂移比扩散更容易 的理解)。


专家
2024-08-19 19:29:47     打赏
4楼

感谢分享


菜鸟
2024-08-21 18:55:43     打赏
5楼

硅,掺杂了才有PN之分,掺杂了才能成为可控导体,

杂质是死的,载流子是活的,不管正向反向都能动,都可通,但真个要跑起来,却得让PN结正偏才行,

图中这二极体,N正P负,PN结是反偏的,自身的载流子是「静止」的,如果我在两端都敷设外延层,这货就成了 肖克利二极管,而且是正常馈电!

对此二极体而言,外延层不是自家人,但它跟电源的关系,却是正偏,层中的载流子是能走出去的,由于外延层的型别跟宿主相反,所以这些「客席载流子」甫一出门,是以 少数载流子 的身份登场的,

外延层,相当于真空管发射电子束的灯丝,而空乏区和那些动弹不得的本地载流子,对客席 (少数) 载流子而言,相当于管内的超高真空世界,少子身处其中,根本不会受到甚么 反向阻断,而是仿如活在良导体里,完全是无障碍通行!


菜鸟
2024-08-21 20:12:30     打赏
6楼

PN结,是紧挨物理结面的小区域,但是,PN结是不允许直接使用的,必须以足够的空间作「大后方」为辅佐,才能造成二极管,

二极体的反向耐压,就是由空乏区与大后方里的本地载流子 合力营造的,只要本地载流子没被清空,阻断能力就永远存在 (对客席载流子无效),

当电源电压超过PN结的耐压,PN结就以「击穿」的形式导通,如果把电流限制住,则二极体不会因击穿而损坏,並且一直保持等于耐压的压降,这效果正正就是 稳压管稳压作用的来由,

击穿、光电、光伏,其实都是 复合的逆过程,这逆过程是发生于空乏区内的,当电源电压超过PN结的耐压时,空乏区内就凭空冒出大量泡泡,仿如开了瓶的炭酸饮料那样,

击穿后形成的电流,就是由这些「泡泡」搭载的,电子空穴对的发生机制,有 雪崩及齐纳 两种,书本写的老师教的,对我而言不好懂,以我的理解,雪崩相当于「压碎」,齐纳则相当于「撕裂」。


菜鸟
2024-08-26 20:03:06     打赏
7楼

在足以让 PN结建立成功并且能够正常运作 的前提下,半导体掺杂的程度愈小,PN结的耐压反而愈高,若在物理结面内的那一层是痕量掺杂,这结就成为PIN结,

绝缘体一旦击穿,分子结构就立马被破坏,材料会皲裂或焦糊,但PN结 如果预先设立限流措施,则可正常载流,断电后能够无损恢复,这是因为,复合的逆过程 (在限流的情况下) 对材料的分子结构不会有任何影响。


菜鸟
2024-08-27 10:39:31     打赏
8楼

哥耐的不是压,是场强!

绝缘体的耐压,是跟厚度成正比的,差别不过在于这正比是否线性而矣,

水若超纯亦绝缘,硅也像水,纯淨时也近乎绝缘,但是,金刚石与特氟龙的绝缘能力更胜于硅 (忽发奇想,金刚石有望成为高端半导体,特氟龙、石蜡、克压力、超纯水冰,能捣鼓出PN结来不),

那么你觉得,薄如皂泡的纯硅片子,扛的电压能有多高,而掺杂肯定只会令绝缘能力更弱,半导体元件能抗千伏高压,只能赞叹 势垒电场之伟力是何等的强大!


专家
2024-08-27 20:07:03     打赏
9楼

感谢分享


菜鸟
2024-08-29 10:07:08     打赏
10楼

绝缘体一旦崩坏,就立即伤及本源 (分子的键结),不可控、不可逆,

而PN结的限流「击穿」,却呈现恒压特性,而且,撤电即可复原,不留痕迹与隐患,

半导体有别于贫导体 (贫导体只能当电阻),半导体的导电能力可变,变幅可以颇大,这表明那些成键电子并没被永久套牢,而是在某些条件下可以松绑,甚至可像金属那样自由移动,分子架构不会因载流子的「滑脱」而受损。


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