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PN结的形成及应用电路

作者:防城港油浸式变压器厂  发布日期:2019-03-22  

PN结的形成及应用电路1.PN结的形成

  (1)当P型半导体和N型半导体结合在一起时,由于交界面处存在 载流子浓度的差异 ,这样电子和空穴都要 从浓度高的地方向浓度低的地方扩散 。但是,电子和空穴都是带电的,它们扩散的结果就使P区和N区中原来的电中性条件破坏了。P区一侧因失去空穴而留下不能移动的负离子,N区一侧因失去电子而留下不能移动的正离子。这些不能移动的带电粒子通常称为 空间电荷 ,它们集中在P区和N区交界面附近,形成了一个很薄的空间电荷区,这就是我们所说的 PN结 。


      图(1)浓度差使载流子发生扩散运动

  (2)在这个区域内,多数载流子已扩散到对方并复合掉了,或者说消耗殆尽了,因此,空间电荷区又称为 耗尽层 。

  (3)P区一侧呈现负电荷,N区一侧呈现正电荷,因此空间电荷区出现了方向由N区指向P区的电场,由http://xinxiang.cpkoatings.com/于这个电场是载流子扩散运动形成的,而不是外加电压形成的,故称为 内电场 。


      图(2)内电场形成

  (4)内电场是由多子的扩散运动引起的,伴随着它的建立将带来两种影响:一是 内电场将阻碍多子的扩散 ,二是P区和N区的少子一旦靠近PN结,便在内电场的作用下漂移到对方, 使空间电荷区变窄 。

  (5)因此, 扩散运动使空间电荷区加宽,内电场增强,有利于少子的漂移而不利于多子的扩散;而漂移运动使空间电荷区变窄,内电场减弱,有利于多子的扩散而不利于少子的漂移。
   当扩散运动和漂移运动达到动态平衡时,交界面形成稳定的空间电荷区,即 PN结处于动态平衡 s。

2.PN结的单向导电性

  (1) 外加正向电压 (正偏)
   在外电场作用下,多子将向PN结移动,结果使空间电荷区变窄,内电场被削弱,有利于多子的扩散而不利于少子的漂移,扩散运动起主要作用。结果,P区的多子空穴将源源不断的流向N区,而N区的多子自由电子亦不断流向P区,这两股载流子的流动就形成了PN结的正向电流。

  (2) 外加反向电压 (反偏)
   在外电场作用下,多子将背离PN结移动,结果使空间电荷区变宽,内电场被增强,有利于少子的漂移而不利于多子的扩散,漂移运动起主要作用。漂移运动产生的漂移电流的方向与正向电流相反,称为反向电流。 因少子浓度很低,反向电流远小于正向电流 。
   当温度一定时,少子浓度一定,反向电流几乎不随外加电压而变化,故称为 反向饱和电流 。

3.防城港油浸式变压器的基本应用电路

(1)限幅电路---利用防城港油浸式变压器的单向导电性和导通后两端电压基本不变的特点组成。

(2)箝位电路---将输出电压箝位在一定数值上。


注:黑色---输入信号,蓝色---输出信号,波形为用EWB仿真结果。

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