作业帮LED的PN结及空穴是怎么一会事?
来源：学生作业帮助网 编辑：作业帮 时间：2024/11/26 02:38:03
LED的PN结及空穴是怎么一会事?
LED的PN结及空穴是怎么一会事?
LED的PN结及空穴是怎么一会事?
晶体形成共价键后,每个原子的最外层电子是八个,构成稳定结构.共价键有很强的结合力,使原子规则排列,形成晶体,共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中,称为价电子或束缚电子.价电子在获得一定能量（温度升高或受光照）后,即可挣脱原子核的束缚,成为自由电子（带负电）,同时共价键中留下一个空位,称为空穴（带正电）.这一现象称为本征激发.\x0d采用不同的掺杂工艺,将P型半导体与N型半导体制作在同一块硅片上,在它们的交界面就形成空间电荷区称PN结.PN结具有单向导电性.\x0dPN结（PN junction）\x0d一块单晶半导体中 ,一部分掺有受主杂质是P型半导体,另一部分掺有施主杂质是N型半导体时 ,P 型半导体和N型半\x0d导体的交界面附近的过渡区称.PN结有同质结和异质结两种.用同一种半导体材料制成的 PN 结叫同质结 ,由禁带宽度不\x0d同的两种半导体材料制成的PN结叫异质结.制造PN结的方法有合金法、扩散法、离子注入法和外延生长法等.制造异质\x0d结通常采用外延生长法.\x0dP型半导体：由单晶硅通过特殊工艺掺入少量的三价元素组成,会在半导体内部形成带正电的空穴；\x0dN型半导体：由单晶硅通过特殊工艺掺入少量的五价元素组成,会在半导体内部形成带正电的自由电子.\x0d在P 型半导体中有许多带正电荷的空穴和带负电荷的电离杂质.在电场的作用下,空穴是可以移动的,而电离杂质（离子）是固定不动的 .N 型半导体中有许多可动的负电子和固定的正离子.当P型和N型半导体接触时,在界面附近空穴从P型半导体向N型半导体扩散,电子从N型半导体向P型半导体扩散.空穴和电子相遇而复合,载流子消失.因此在界面附近的结区中有一段距离缺少载流子,却有分布在空间的带电的固定离子,称为空间电荷区 .P 型半导体一边的空间电荷是负离子 ,N 型半导体一边的空间电荷是正离子.正负离子在界面附近产生电场,这电场阻止载流子进一步扩散 ,达到平衡.\x0d在PN结上外加一电压 ,如果P型一边接正极 ,N型一边接负极,电流便从P型一边流向N型一边,空穴和电子都向界\x0d面运动,使空间电荷区变窄,甚至消失,电流可以顺利通过.如果N型一边接外加电压的正极,P型一边接负极,则空穴和\x0d电子都向远离界面的方向运动,使空间电荷区变宽,电流不能流过.这就是PN结的单向导性.\x0dPN结加反向电压时 ,空间电荷区变宽 , 区中电场增强.反向电压增大到一定程度时,反向电流将突然增大.如果外\x0d电路不能限制电流,则电流会大到将PN结烧毁.反向电流突然增大时的电压称击穿电压.基本的击穿机构有两种,即隧\x0d道击穿和雪崩击穿. PN结加反向电压时,空间电荷区中的正负电荷构成一个电容性的器件.它的电容量随外加电压改变.\x0d根据PN结的材料、掺杂分布、几何结构和偏置条件的不同,利用其基本特性可以制造多种功能的晶体二极管.如利\x0d用PN结单向导电性可以制作整流二极管、检波二极管和开关二极管,利用击穿特性制作稳压二极管和雪崩二极管；利用\x0d高掺杂PN结隧道效应制作隧道二极管；利用结电容随外电压变化效应制作变容二极管.使半导体的光电效应与PN结相结\x0d合还可以制作多种光电器件.如利用前向偏置异质结的载流子注入与复合可以制造半导体激光二极管与半导体发光二极\x0d管；利用光辐射对PN结反向电流的调制作用可以制成光电探测器；利用光生伏特效应可制成太阳电池.此外,利用两个\x0dPN结之间的相互作用可以产生放大,振荡等多种电子功能 .PN结是构成双极型晶体管和场效应晶体管的核心,是现代电\x0d子技术的基础.在二级管中广泛应用.\x0dPN结的平衡态,是指PN结内的温度均匀、稳定,没有外加电场、外加磁场、光照和辐射等外界因素的作用,宏观上达到稳定的平衡状态.\x0dPN结的工作原理PN结的形成在一块本征半导体的两侧通过扩散不同的杂质,分别形成N型半导体和P型半导体.此时将在N型半导体和P型半导体的结合面上形成如下物理过程:因浓度差↓多子的扩散运动®由杂质离子形成空间电荷区↓空间电荷区形成形成内电场↓↓内电场促使少子漂移 内电场阻止多子扩散\x0d最后,多子的扩散和少子的漂移达到动态平衡.在P型半导体和N型半导体的结合面两侧,留下离子薄层,这个离子薄层形成的空间电荷区称为PN结.PN结的内电场方向由N区指向P区.在空间电荷区,由于缺少多子,所以也称耗尽层.