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pn結反向飽和電流到底是怎么形成的 它的大小跟哪些因素有關?

工程師鄧生 ? 來源:未知 ? 作者:劉芹 ? 2024-02-18 14:51 ? 次閱讀
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pn結反向飽和電流到底是怎么形成的 它的大小跟哪些因素有關?

PN結反向飽和電流是指當PN結處于反向偏置狀態時,在一定條件下,流過PN結的電流達到一個穩定值。它是由多種因素共同作用形成的。下面將詳細介紹PN結反向飽和電流形成的機制及相關因素。

首先,需要明確PN結的原理。PN結是由P型半導體和N型半導體連接而成的結。在正向偏置時,P型區域的空穴被注入到N型區域,而N型區域的電子被注入到P型區域,形成電子和空穴的復合,產生電流。而在反向偏置時,P型區域的電子被吸引到N型區域,N型區域的空穴被吸引到P型區域,并且在PN結附近形成一個空間電荷區,阻礙了載流子的注入,因此反向電流較小。然而,當反向電壓達到一定值后,PN結反向偏置下的電流便達到一個穩定值,稱為反向飽和電流。

形成PN結反向飽和電流的主要機制是通過兩個過程:漏流和擊穿。

1. 漏流:PN結反向飽和電流中的一部分來自于載流子的漏流。當PN結處于反向偏置狀態時,由于雜質等原因,P型區域中富集了大量的不同雜質,其中包括離子。這些離子具有很高的動能,因此可以穿過PN結,形成漏流。漏流的大小主要取決于離子的濃度和結溫。

2. 擊穿:擊穿是指在反向偏置過程中,當電壓達到一定值時,PN結反向電流突然增加的現象。擊穿一般分為雪崩擊穿和隧穿擊穿兩種。

- 雪崩擊穿是指由于電子在高反向電場下獲得足夠的動能,與原子碰撞后獲得新的電子,并形成電子雪崩效應。在這個過程中,電子和空穴以較高的速率復合,導致反向電流突然增加。雪崩擊穿的大小主要取決于雜質濃度、結溫和施加的反向電場強度。

- 隧穿擊穿是指在PN結的空間電荷區中,電子通過空間電荷區的禁帶,在能帶結構中進行隧穿效應。這種擊穿機制主要發生在雜質濃度較低的PN結中,擊穿電流與雜質濃度、結溫和反向電場強度有關。

除了漏流和擊穿,還有一些其他因素也會影響PN結反向飽和電流的大小。

1. 結的面積:PN結反向飽和電流與結的面積成正比。結的面積越大,其反向飽和電流也會增加。

2. 溫度:溫度對PN結反向飽和電流具有重要影響。一般而言,隨著溫度的升高,PN結反向飽和電流會增加。因為在較高溫度下,載流子的增加和材料內的晶格振動會導致更多的載流子穿越PN結。

3. 材料性質:材料的特性也會影響PN結反向飽和電流的大小。例如,摻雜濃度、層的厚度和材料類型都會對反向飽和電流產生影響。

總結起來,PN結反向飽和電流是由漏流和擊穿兩個過程共同作用形成的。漏流的大小取決于離子濃度和結溫,擊穿則與離子濃度、結溫和反向電場強度有關。此外,結的面積、溫度和材料的特性也會對PN結反向飽和電流產生影響。以上是對PN結反向飽和電流形成機制及相關因素的詳細解釋。

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