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半导体器件内部的工作原理(动画)

发布人: 菠菜导航网站 来源: 菠菜导航登录 发布时间: 2021-02-13 12:41

  学电子的对晶体管、PN结不能说陌生,但当初课堂上学的时候对电子空穴的运动超难想象,这些半导体器件内部到底是如何工作的?今天给大家推荐一个动画,结合着文字,多年的疑问可以瞬间得解了。

  的具有晶体结构的半导体称为本征半导体。(由于不含杂质且为晶体结构,所以导电性比普通半导体差)

  常温下,少数价电子由于热运动获得足够的能量共价键的成为电子。此时,共价键留下一个空,即空穴。原子因失去电子而带正电,或者说空穴带正电。在本征半导体外加一个电场,电子将定向移动产生电流;同时,价电子会按一定方向去依次填补空穴,相当于空穴也在定向移动,而且是跟电子反向的运动。本征半导体的电流是这两个电流之和。运载电荷的粒子称之为载流子。

  当有一个电子的产生,必然会有一个空穴产生,所以电子与空穴对是同生同灭。当电子在运动中填补了一个空穴,此时两者同时消失,这种现象称之为复合。在一定温度下,两种载流子浓度相同,达到一种动态平衡。当温度升高,热运动会加剧,会有更多的电子,会导致载流子浓度上升,从而打破这个平衡,温度一定后会再次建立平衡。

  在本征半导体加入+5价元素磷,由于加入了最外层为5个电子的元素,在形成共价键后会多出一个电子,这个电子就成了电子。因为这个半导体电子的个数多于空穴个数,而电子带负电,所以称之为N(negative,负)型半导体。

  在本征半导体加入+3价元素硼,由于加入了最外层为3个电子的元素,在形成共价键后会多出一个空位,硅原子的最外层电子会去填补这个空位,从而会多出一个空穴。空穴带正电,所以称之为P(positive,正)型半导体。

  在N型半导体中,电子为多数载流子,空穴为少数载流子;在P型半导体中,空穴为多数载流子,电子为少数载流子。

  由于浓度差,会产生扩散运动。同时,在P区N区交界处,多数载流子浓度降低,P区出现正离子区,N区出现负离子区,内部会产生一个内电场。该电场会产生一个运动去扩散运动,这个运动称为漂移运动。参与扩散运动和漂移运动的载流子数目相同,达到动态平衡就形成了PN结。

  PN结存在着等效电容(势垒电容和扩散电容,两者之和称为结电容,具体省略),由于容抗跟频率成反比,当加在PN结上的交流电频率较高时,交流电就可以通过PN结的电容形成通,PN结会失去单向导电的特性。

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