PN結物理特性有什麼好處

Ⅰ PN結的特性

從PN結的形成原理可以看出，要想讓PN結導通形成電流，必須消除其空間電荷區的內部電場的阻力。很顯然，給它加一個反方向的更大的電場，即P區接外加電源的正極，N區結負極，就可以抵消其內部自建電場，使載流子可以繼續運動，從而形成線性的正向電流。而外加反向電壓則相當於內建電場的阻力更大，PN結不能導通，僅有極微弱的反向電流（由少數載流子的漂移運動形成，因少子數量有限，電流飽和）。當反向電壓增大至某一數值時，因少子的數量和能量都增大，會碰撞破壞內部的共價鍵，使原來被束縛的電子和空穴被釋放出來，不斷增大電流，最終PN結將被擊穿（變為導體）損壞，反向電流急劇增大。

這就是PN結的特性（單向導通、反向飽和漏電或擊穿導體），也是晶體管和集成電路最基礎、最重要的物理原理，所有以晶體管為基礎的復雜電路的分析都離不開它。比如二極體就是基於PN結的單向導通原理工作的；而一個PNP結構則可以形成一個三極體，裡麵包含了兩個PN結。二極體和三極體都是電子電路裡面最基本的元件。 PN結加反向電壓時，空間電荷區變寬，區中電場增強。反向電壓增大到一定程度時，反向電流將突然增大。如果外電路不能限制電流，則電流會大到將PN結燒毀。反向電流突然增大時的電壓稱擊穿電壓。基本的擊穿機構有兩種，即隧道擊穿（也叫齊納擊穿）和雪崩擊穿，前者擊穿電壓小於6V，有負的溫度系數，後者擊穿電壓大於6V，有正的溫度系數。
雪崩擊穿：阻擋層中的載流子漂移速度隨內部電場的增強而相應加快到一定程度時，其動能足以把束縛在共價鍵中的價電子碰撞出來，產生自由電子—空穴對，新產生的載流子在強電場作用下，再去碰撞其它中性原子，又產生新的自由電子—空穴對，如此連鎖反應，使阻擋層中的載流子數量急劇增加，象雪崩一樣。雪崩擊穿發生在摻雜濃度較低的PN結中，阻擋層寬，碰撞電離的機會較多，雪崩擊穿的擊穿電壓高。
齊納擊穿：齊納擊穿通常發生在摻雜濃度很高的PN結內。由於摻雜濃度很高，PN結很窄，這樣即使施加較小的反向電壓（5V以下），結層中的電場卻很強（可達2.5×105V/m左右）。在強電場作用下，會強行促使PN結內原子的價電子從共價鍵中拉出來，形成電子一空穴對，從而產生大量的載流子。它們在反向電壓的作用下，形成很大的反向電流，出現了擊穿。顯然，齊納擊穿的物理本質是場致電離。
採取適當的摻雜工藝，將硅PN結的雪崩擊穿電壓可控制在8～1000V。而齊納擊穿電壓低於5V。在5～8V之間兩種擊穿可能同時發生。
熱電擊穿：當pn結施加反向電壓時，流過pn結的反向電流要引起熱損耗。反向電壓逐漸增大時，對於一定的反向電流所損耗的功率也增大，這將產生大量熱量。如果沒有良好的散熱條件使這些熱能及時傳遞出去，則將引起結溫上升。這種由於熱不穩定性引起的擊穿，稱為熱電擊穿。
擊穿電壓的溫度特性：溫度升高後，晶格振動加劇，致使載流子運動的平 均自由路程縮短，碰撞前動能減小，必須加大反向電壓才能發生雪崩擊穿具有正的溫度系數，但溫度升高，共價鍵中的價電子能量狀態高，從而齊納擊穿電壓隨溫度升高而降低，具有負的溫度系數。 （1）PN結加正向電壓時導通
如果電源的正極接P區，負極接N區，外加的正向電壓有一部分降落在PN結區，PN結處於正向偏置。電流便從P型一邊流向N型一邊，空穴和電子都向界面運動，使空間電荷區變窄，電流可以順利通過，方向與PN結內電場方向相反，削弱了內電場。於是，內電場對多子擴散運動的阻礙減弱，擴散電流加大。擴散電流遠大於漂移電流，可忽略漂移電流的影響，PN結呈現低阻性。
（2）PN結加反向電壓時截止
如果電源的正極接N區，負極接P區，外加的反向電壓有一部分降落在PN結區，PN結處於反向偏置。則空穴和電子都向遠離界面的方向運動，使空間電荷區變寬，電流不能流過，方向與PN結內電場方向相同，加強了內電場。內電場對多子擴散運動的阻礙增強，擴散電流大大減小。此時PN結區的少子在內電場作用下形成的漂移電流大於擴散電流，可忽略擴散電流，PN結呈現高阻性。
在一定的溫度條件下，由本徵激發決定的少子濃度是一定的，故少子形成的漂移電流是恆定的，基本上與所加反向電壓的大小無關，這個電流也稱為反向飽和電流。
PN結加正向電壓時，呈現低電阻，具有較大的正向擴散電流；PN結加反向電壓時，呈現高電阻，具有很小的反向漂移電流。由此可以得出結論：PN結具有單向導電性。 PN結的伏安特性（外特性）如圖所示，它直觀形象地表示了PN結的單向導電性。
伏安特性的表達式為：
式中iD為通過PN結的電流，vD為PN結兩端的外加電壓，VT為溫度的電壓當量， ，其中k為波耳茲曼常數（1.38×10-23J/K），T為熱力學溫度，即絕對溫度（300K），q為電子電荷（1.6×10-19C）。在常溫下，VT ≈26mV。Is為反向飽和電流，對於分立器件，其典型值為10-8~10-14A的范圍內。集成電路中二極體PN結，其Is值則更小。
當vD>>0，且vD>VT時， ；
當vD<0，且 時，iD≈–IS≈0。 PN結加反向電壓時，空間電荷區中的正負電荷構成一個電容性的器件。它的電容量隨外加電壓改變，主要有勢壘電容（CB）和擴散電容（CD）。勢壘電容和擴散電容均是非線性電容。
勢壘電容：勢壘電容是由空間電荷區的離子薄層形成的。當外加電壓使PN結上壓降發生變化時，離子薄層的厚度也相應地隨之改變，這相當PN結中存儲的電荷量也隨之變化。勢壘區類似平板電容器，其交界兩側存儲著數值相等極性相反的離子電荷，電荷量隨外加電壓而變化，稱為勢壘電容，用CB表示，其值為： 。在PN結反偏時結電阻很大，CB的作用不能忽視，特別是在高頻時，它對電路有較大的影響。 CB不是恆值，而是隨V而變化，利用該特性可製作變容二極體。
PN結有突變結和緩變結，現考慮突變結情況，PN結相當於平板電容器，雖然外加電場會使勢壘區變寬或變窄 但這個變化比較小可以忽略，則 ，已知動態平衡下阻擋層的寬度L0，代入上式可得： 。
擴散電容：PN結正向導電時，多子擴散到對方區域後，在PN結邊界上積累，並有一定的濃度分布。積累的電荷量隨外加電壓的變化而變化，當PN結正向電壓加大時，正向電流隨著加大，這就要求有更多的載流子積累起來以滿足電流加大的要求；而當正向電壓減小時，正向電流減小，積累在P區的電子或N區的空穴就要相對減小，這樣，當外加電壓變化時，有載流子向PN結「充入」和「放出」。PN結的擴散電容CD描述了積累在P區的電子或N區的空穴隨外加電壓的變化的電容效應。
因PN結正偏時，由N區擴散到P區的電子，與外電源提供的空穴相復合，形成正向電流。剛擴散過來的電子就堆積在 P 區內緊靠PN結的附近，形成一定的多子濃度梯度分布曲線。反之，由P區擴散到N區的空穴，在N區內也形成類似的濃度梯度分布曲線。擴散電容的示意圖如右圖所示。
CD是非線性電容，PN結正偏時，CD較大，反偏時載流子數目很少，因此反偏時擴散電容數值很小。一般可以忽略。
PN結電容：PN結的總電容Cj為CT和CD兩者之和Cj = CT+CD ，外加正向電 壓CD很大， Cj以擴散電容為主（幾十pF到幾千pF） ，外加反向電壓CD趨於零，Cj以勢壘電容為主（幾pF到幾十pF到）。

Ⅱ pn結的基本特性

pn結的基本特性是單向導通、反向飽和漏電或擊穿導體，也是晶體管和集成電路最基礎、最重要的物理原理，所有以晶體管為基礎的復雜電路的分析都離不開它。比如二極體就是基於PN結的單向導通原理工作的；而一個PNP結構則可以形成一個三極體，裡麵包含了兩個PN結。二極體和三極體都是電子電路裡面最基本的元件。

拓展資料

採用不同的摻雜工藝，通過擴散作用，將P型半導體與N型半導體製作在同一塊半導體（通常是硅或鍺）基片上，在它們的交界面就形成空間電荷區稱為PN結（英語：PN junction）。PN結具有單向導電性，是電子技術中許多器件所利用的特性，例如半導體二極體、雙極性晶體管的物質基礎。

Ⅲ 什麼是PN結，它有什麼特性

n型半導體與p型半導體在特殊工藝下結合形成pn結，然後在結合處形成很薄的內電場，也就是pn結。電場方向是從n到p,當加正向電壓時外電場於內電場方向相反內電場被削弱pn結變窄,

Ⅳ pn結的特性

PN結具有單向導電性的特性。

PN結是由一個N型摻雜區和一個P型摻雜區緊密接觸所構成的，其接觸界面稱為冶金結界面。在一塊完整的矽片上，用不同的摻雜工藝使其一邊形成N型半導體，另一邊形成P型半導體，我們稱兩種半導體的交界面附近的區域為PN結。

最後，多子的擴散和少子的漂移達到動態平衡。在P型半導體和N型半導體的結合面兩側，留下離子薄層，這個離子薄層形成的空間電荷區稱為PN結。

Ⅳ pn結具有什麼特性

pn結具有單向導電性。

PN結具有單向導電性，是電子技術中許多器件所利用的特性，例如半導體二極體、雙極性晶體管的物質基礎。

N型半導體（N為Negative的字頭，由於電子帶負電荷而得此名）：摻入少量雜質磷元素（或銻元素）的硅晶體（或鍺晶體）中，由於半導體原子（如硅原子）被雜質原子取代，磷原子外層的五個外層電子的其中四個與周圍的半導體原子形成共價鍵，多出的一個電子幾乎不受束縛，較為容易地成為自由電子。於是，N型半導體就成為了含電子濃度較高的半導體，其導電性主要是因為自由電子導電。

在一片完整的矽片上,用不同的摻雜工藝使某一邊形成N型半導體,另一邊形成P型半導體,那麼就在兩種半導體交界面就形成了PN結：PN皆有單向導電的特性，即：爭相導通，反向截止。

pn還可以反向飽和漏電或擊穿導體，也是晶體管和集成電路最基礎、最重要的物理原理，所有以晶體管為基礎的復雜電路的分析都離不開它。比如二極體就是基於PN結的單向導通原理工作的；而一個PNP結構則可以形成一個三極體，裡麵包含了兩個PN結。二極體和三極體都是電子電路裡面最基本的元件。

Ⅵ PN結最主要的特性是什麼

PN結有三個特性：

1、正向導通，反向截止！當正向電壓達到一定值時（硅管0.7V，鍺管0.3V）左右時，電流隨電壓成指數變化。與電阻相比它是具有非線性特性的，因此它的特性曲線一般是非線性的.

2、有兩種載流子，即電子和空穴。

3、受溫度影響比較大，因為溫度變化影響載流子的運動速度以及本徵激發的程度，因此設計或者運用時常需要考慮溫度問題。

Ⅶ 什麼是電路裡面的PN結它的作用是什麼，最好通俗一點

PN結是構成二極體的，而NPN或PNP是三極體，它是由兩個PN結構成的。這些在結構在模擬電路里都有詳細的介紹，但是其內部結構只有有個了解認識就行了，不用深入研究，沒有實際的用途。還是主要學習PN結的作用。PN結作用：正向特性：正向導性，即給PN結一個正向的電壓它就導通，一般壓降為0.3-0.7V。反向特性：可以做穩壓管使用。即在反向電流允許的范圍內，可以起到穩壓的作用，穩壓二極體就是這個原理。PNP或NPN的作用：也主要是三極體的應用啦。一般三極體有三個工作狀態：放大狀態：即起信號放大的作用，主要用在放大電路中。功放電路常用到的。截止和飽和導通狀態：這主要是起開關的作用的。在截止狀態下可以理解為三極體的CE間是開路的，即斷開的，而在飽和導通狀態下可以理解為三極體的CE間是短路的。開關作用也是常見到的，如在振盪電路中，或開關電路的開關功率管都是工作在開關狀態下的。以上只是基本的知識，要想理解的深一點，還是要多學習一下電路的。