当前课程知识点：模拟电子技术基础(基础部分) > 第一部分 > 2.3 PN结的形成及其单向导电性 > PN结的形成及其单向导电性
只是N形半导体和P形半导体
虽然他们导电的性能改变了
但是我们不想让它们成为导体
就完了
而构成半导体器件
最基本的一种结构就是PN结
PN结的形成及其单向导电性
首先我们看PN结的形成
物质有一个最基本的属性
就是因为浓度的差别
而产生运动
总是从浓度高的地方
向浓度低的地方运动
我们把这样的运动
称为扩散运动
不管是气体还是液体还是固体
都有扩散运动
首先我们看气体
当我们从路边走过
这时候来一辆车
如果它尾气处理的不好的话
我们就会闻到一种气味
如果我们经过食堂中午的时候
你就会闻到
飘来的饭香和菜香
这就是气体的扩散
我们可以想像
气体如果不扩散
可能北京的天气
会比现在更晴朗
液体的扩散
在一杯清水里边
我们加一滴墨水
我们就会看到
这样的一个清水
就和墨水的颜色一样了
再比如
我们用浓缩的果汁冲上水以后
就比较一杯可口的果汁了
那大家也可以想象
如果它没有扩散运动
那是一种什么情况
固体 假如我们在雪白的墙边
堆上一堆煤
当我们把煤用掉之后
就会看到墙上留下煤的痕迹
而它不仅仅留在表面
只有挖一定的深度
才可以看到
没有黑的痕迹了
这些都是扩散运动
而我们从这个分析上
也可以知道
气体最活泼
固体它最稳固一些
所以它们扩散的速度
是不一样的
在PN结
形成的时候
就有扩散运动的存在
首先我们可以看一看
这样一个示意性这么一个图
这里这个区域是P形半导体
这个画一个圈里边
写一个负号是除空穴外的离子
因为空穴带正电
所以这个离子我们写负
然后在N区里边
我们看到写一个正号的
这样的画上一个圈
它表示是除自由电子外的离子
因为自由电子带有负电
它跑出去之后
这个离子就带有正电了
我们看这个东西一边是P区
一边是N区
并不是一个P形半导体
一个N形半导体
我把它摁在一起
不是这样的
是在一个硅材料
这么一个基片上
我用扩散的工艺
得到了一个P区
而也用同样的工艺
得到一个N区
所以它们是在一个材料里边
用扩散的工艺得到得两个区域
在这样两个区域里边
就存在着明显的浓度差
就是P区空穴的浓度
远远高于N区
而N区自由电子的浓度
远远高于P区
这样就必然产生了扩散运动
也就是空穴自P向N扩散
而自由电子是从N到P扩散
扩散运动的这样的加剧
就会使得中间这一部分
就是它们接触面的这个附近
在P区缺少了空穴
而在N区缺少了自由电子
只剩下那些不能够移动的
那些离子区的存在
这样就构成了内电场
而这个内电场
这边是正 这边是负
正好阻止了扩散运动的进行
所以在接触面我们看到
空穴浓度降低
而且呢N区这边
自由电子的浓度也降低了
产生了内电场
由于内电场的产生
阻止了扩散运动的继续
内电场它的作用是空穴
你要从N区回到你的P区去
而自由电子要从P区向N区运动
所以这时候
内部就有两种运动了
我们称这样的一种运动
什么样的运动呢
就是在扩散运动过程里
产生的结果
这个结果就是产生了一个
叫空间电荷区
我们也称它为耗尽层
有了这样一个内电场
这个内电场的方向
是阻止扩散运动的进行
而产生与扩散运动相反的运动
这种运动叫漂移运动
由于电场作用所产生的运动
称为漂移运动
可见漂移运动
对于N区和P区来讲
它是那些少数载流子在运动
而一旦扩散运动和漂移运动
它们的载流子的数目相等
我们就叫做PN结形成
什么叫相等了呢
就是自由电子扩散过去多少
又飘回多少
空穴也是
扩散出去多少
又飘回多少
我们叫这时候是动态平衡
就叫做PN结已经形成
PN结一旦形成
它就具有一个独特的导电性能
这是我们前面所见过的
那些导体和杂质半导体
都没有的这样的导电性能
也正是由于它这样一个特征
才使它变成为构成
半导体的器件包括集成电路
一种最基本的结构
PN结加正向电压
也叫做正向接法
也叫做正向偏置
我们看它是一种什么情况
首先我们要看正向接法是什么
正向接法是外接的这个电源的
正极要接到P形半导体一端
而电源的负极
现在是通过一个电阻接到了
N形半导体这一边
这时候就是叫做正向接法
这个正向接法
它使得耗尽层
也就空间电荷区变窄
空间电荷区一旦变窄
就打破了原来的动态平衡
扩散运动就加剧了
扩散运动加剧
由于有外电源的作用
就会形成了扩散电流
注意有源才会有流
才会使得扩散运动
源源不断的形成
而在外部形成电流
这时候我们就叫PN结
处于导通状态
那简单的说可以这么说
说PN结正偏的时候导通
那在这回路里边
这个电阻是必要的吗
这是一个非常重要的问题
在任何一个PN结
加了正向电压的回路里边
一定要有一个电阻
来限制这个回路的电流
来保护这个PN结
因为如果电流过大
就会使得PN结的温升过高
从而给烧坏
真正是烧坏
因为我们经常看到
由一个PN结构成的二极管
在它正向电流过大的时候
它甚至给烧糊了
甚至给烧成断裂了
所以这个电阻是必不可少的
PN结加反向电压
也就是反向接法
或者叫做反向偏置
我们先看是怎么接的
P区这边接电源的负极
N区这边通过一个电阻
接电源的正极
我们就叫它反向接法
在反向接法的时候
耗尽层变宽了
这时候呢它就阻止了
扩散运动的进行
而有利于漂移运动
形成漂移电流
仍然是外面有源
才会使得回路有流
这一点很重要
有了外加的反向的源
才使得漂移运动
源源不断地进行
但是这个电流很小
因为漂移运动是少数载流子
构成的运动
即使全部的少数载流子
都参与这个运动
总体来看在外部看
这个电流也是很小的
所以可以近似认为
它们是截止的
简单地说PN结反偏截止
那我们讨论一下
为什么我们将自然界
导电性能中等的半导体材料
制成本征半导体
它导电性能特别差
我们嫌它差
又给它掺入杂质
来改善它的导电性能呢
从前面的分析
我们可以得出这样的结论
所以这样做是因为这样
可以人为控制它的导电性能
第二个
为什么半导体器件
它的温度稳定性差
我们看到从我们前面
本征半导体到掺杂的情况下
到形成PN结
它整个的工作过程
都受温度的影响
因为温度一升高
电子运动的热运动就会加剧
能量就会提高
这样就会使得整个的
这个半导体本身
它的性能有所变化
由PN结构成的
各种半导体器件
它会受温度的影响的
因此在后面的课程里边
我们专要讲一讲
怎么使得电路不受温度的影响
在受温度的影响的时候
是多数载流子还是少数载流子
对温度的稳定性影响大
通过我们前面的分析
大家也知道了
少数载流子数目虽少
但是它受温度的影响大
因而对整个器件的温度
稳定性影响大
-1.1模拟信号与模拟电路
-1.2模拟电子技术基础课程特点及如何学习该课程
-2.1本征半导体
--本征半导体
-2.1本征半导体--作业
-2.2杂质半导体
--杂质半导体
-2.2杂质半导体--作业
-2.3 PN结的形成及其单向导电性
-2.3 PN结的形成及其单向导电性--作业
-2.4 PN 结的电容效应
-2.4 PN 结的电容效应--作业
-2.5半导体二极管的结构
-2.5半导体二极管的结构--作业
-2.6半导体二极管的伏安特性和电流方程
--2.6半导体二极管的伏安特性和电流方程
-2.7二极管的直流等效电路（直流模型）
-第一部分--2.7二极管的直流等效电路（直流模型）
-2.8二极管的交流等效电路和主要参数
-第一部分--2.8二极管的交流等效电路和主要参数
-实验1-二极管伏安特性的测试
-2.9晶体三极管的结构和符号
-2.9晶体三极管的结构和符号--作业
-2.10晶体三极管的放大原理
-第一部分--2.10晶体三极管的放大原理
-2.11晶体三极管的输入特性和输出特性
-2.11晶体三极管的输入特性和输出特性--作业
-实验2-三极管输出特性的测试
-第一部分--作业
-2.12晶体三极管的三个工作区域及温度对特性的影响
--2.12晶体三极管的三个工作区域及温度对特性的影响
-2.13晶体三极管的主要参数
-第二部分--2.13晶体三极管的主要参数
-3.1放大的概念
--3.1放大的概念
-第二部分--3.1放大的概念
-EDA应用1-2-半导体二极管和三极管特性的测试
-3.2 放大电路的性能指标
--Video
-第二部分--3.2 放大电路的性能指标
-实验3-放大电路（黑盒子）性能指标的测试
-3.3基本共射放大电路的组成及各元件的作用
-3.3基本共射放大电路的组成及各元件的作用--作业
-EDA应用3-在Multisim环境中电路的搭建
-3.4基本共射放大电路的波形分析
-3.4基本共射放大电路的波形分析--作业
-3.5放大电路的组成原则和两种实用的放大电路
--3.5放大电路的组成原则和两种实用的放大电路
-3.6放大电路的直流通路和交流通路
-第二部分--3.6放大电路的直流通路和交流通路
-3.7放大电路的分析方法—图解法
-第二部分--3.7放大电路的分析方法—图解法
-3.8图解法用于放大电路的失真分析
--3.8图解法用于放大电路的失真分析
-3.9直流负载线和交流负载线
-第二部分--3.9直流负载线和交流负载线
-第二周作业
--第二周作业题
-EDA应用4-基本共射放大电路的电压传输特性
-3.10放大电路的等效模型及其建立方法
-第三部分--3.10放大电路的等效模型及其建立方法
-3.11晶体管的h参数等效模型（交流等效模型）
-第三部分--3.11晶体管的h参数等效模型（交流等效模型）
-3.12基本共射放大电路的动态分析
-第三部分--3.12基本共射放大电路的动态分析
-3.13学会选用合适的方法来分析电路
-第三部分--3.13学会选用合适的方法来分析电路
-3.14放大电路中静态对动态的影响
--3.14放大电路中静态对动态的影响
-3.15静态工作点的稳定
-第三部分--3.15静态工作点的稳定
-3.16典型的静态工作点稳定电路的分析
--3.16典型的静态工作点稳定电路的分析
-3.17稳定静态工作点的方法
--3.17稳定静态工作点的方法
-EDA应用5-共射放大电路中电阻参数对静态工作点的影响
-第三周作业
-EDA应用6-温度对静态工作点的影响
-实验4-静态工作点稳定共射放大电路的测试
-3.18基本共集放大电路
--3.18基本共集放大电路
-3.19基本共基放大电路
-第四部分--3.19基本共基放大电路
-3.20晶体管基本放大电路三种接法的比较
--3.20晶体管基本放大电路三种接法的比较
-3.21结型场效应管的工作原理
-第四部分--3.21结型场效应管的工作原理
-3.22 N沟道结型场效应管的特性
-第四部分--3.22 N沟道结型场效应管的特性
-3.23 N沟道增强型绝缘栅型场效应管（增强型MOS管）
--3.23 N沟道增强型绝缘栅型场效应管（增强型MOS管）
-3.23 N沟道增强型绝缘栅型场效应管（增强型MOS管）--作业
-3.24 N沟道耗尽型MOS管
-第四部分--3.24 N沟道耗尽型MOS管
-3.25场效应管的分类
-第四部分--3.25场效应管的分类
-第四周作业题
-3.26场效应管放大电路静态工作点的设置方法
-第五部分--3.26场效应管放大电路静态工作点的设置方法
-3.27场效应管放大电路的动态分析
-第五部分--3.27场效应管放大电路的动态分析
-EDA应用7-共源放大电路的测试
-实验5-共源放大电路的测试
-3.28复合管
--3.28复合管
-第五部分--3.28复合管
-4.1多级放大电路的耦合方式—直接耦合
-第五部分--4.1多级放大电路的耦合方式—直接耦合
-4.2多级放大电路的耦合方式—阻容耦合、变压器耦合
-第五部分--4.2
-4.3多级放大电路的耦合方式—光电耦合
-第五部分--4.3多级放大电路的耦合方式—光电耦合
-4.4多级放大电路的动态参数分析
--4.4多级放大电路的动态参数分析
-4.5多级放大电路的讨论
--4.5多级放大电路的讨论
-第五周作业
-实验6-两级放大电路的测试
-4.6集成运放概述—结构特点、电路组成及电压传输特性
-4.6集成运放概述—结构特点、电路组成及电压传输特性--作业
-4.7零点漂移现象及差分放大电路的组成
-第六部分--4.7零点漂移现象及差分放大电路的组成
-4.8对差分放大电路的需求分析及长尾式差分放大电路的静态分析
--4.8对差分放大电路的需求分析及长尾式差分放大电路的静态分析
-第六部分--4.8对差分放大电路的需求分析及长尾式差分放大电路的静态分析
-4.9长尾式差分放大电路的动态分析
-第六部分--4.9长尾式差分放大电路的动态分析
-4.10双端输入单端输出差分放大电路
--4.10双端输入单端输出差分放大电路
-4.11单端输入双端输出差分放大电路及四种接法比较
-第六部分--4.11单端输入双端输出差分放大电路及四种接法比较
-4.12具有恒流源的差分放大电路
-第六部分--4.12具有恒流源的差分放大电路
-4.13差分放大电路的改进
-第六部分--4.13差分放大电路的改进
-EDA应用8-直接耦合多级放大电路的辅助设计
-作业
--第六周作业
-4.14电流源电路—镜像电流源、微电流源
--4.14电流源电路—镜像电流源、微电流源
-4.15电流源电路 —多路电流源
-第七部分--4.15电流源电路 —多路电流源
-4.16有源负载放大电路
--4.16有源负载放大电路
-4.17互补输出级的电路组成及工作原理
-4.17互补输出级的电路组成及工作原理--作业
-4.18消除交越失真的互补输出级和准互补输出级
-第七部分--4.18消除交越失真的互补输出级和准互补输出级
-4.19放大电路读图方法及双极型集成运放原理电路分析
-第七部分--4.19
-4.20单极型（CMOS）集成运放原理电路分析
--第七部分 4.20单极型（CMOS）集成运放原理电路分析
-4.21集成运放的主要性能指标
-第七部分--4.21集成运放的主要性能指标
-4.22集成运放的分类
-第七部分--4.22集成运放的分类
-4.23集成运放的保护电路以及低频等效电路
--第七部分 4.23集成运放的保护电路以及低频等效电路
-作业
-5.1频率响应的有关概念
--第八部分 5.1频率响应的有关概念
-5.2晶体管的高频等效电路
-第八部分--5.2晶体管的高频等效电路
-5.3晶体管电流放大倍数的频率响应
-第八部分--5.3晶体管电流放大倍数的频率响应
-5.4单管共射放大电路的中频段
-5.4单管共射放大电路的中频段--作业
-5.5单管共射放大电路低频段的频率响应
-第八部分--5.5单管共射放大电路低频段的频率响应
-5.6单管共射放大电路高频段的频率响应
-第八部分--5.6单管共射放大电路高频段的频率响应
-5.7单管共射放大电路的波特图及带宽增益积
-第八部分--5.7单管共射放大电路的波特图及带宽增益积
-5.8单管共源放大电路的频率响应
--第八部分 5.8单管共源放大电路的频率响应
-5.9多级放大电路的频率响应
-5.9多级放大电路的频率响应--作业
-5.10关于频率响应的讨论
-第八部分--5.10关于频率响应的讨论
-EDA应用9-两级放大电路频率响应的测试
-实验7-两级放大电路频率响应的测试
-第八周习题
-6.1什么是反馈
--6.1什么是反馈
-6.1什么是反馈--作业
-6.2正反馈与负反馈、直流反馈和交流反馈、局部反馈和级间反馈
--6.2正反馈与负反馈、直流反馈和交流反馈、局部反馈和级间反馈
-第九部分--6.2正反馈与负反馈、直流反馈和交流反馈、局部反馈和级间反馈
-6.3交流负反馈的四种组态
-第九部分--6.3交流负反馈的四种组态
-6.4有无反馈、直流与交流反馈的判断
-6.4有无反馈、直流与交流反馈的判断--作业
-6.5正反馈和负反馈的判断
-第九部分--6.5正反馈和负反馈的判断
-6.6交流负反馈四种组态的判断
-第九部分--6.6交流负反馈四种组态的判断
-6.7分立元件放大电路中反馈的分析
-第九部分--6.7分立元件放大电路中反馈的分析
-6.8负反馈放大电路的方框图及一般表达式
-第九部分--6.8负反馈放大电路的方框图及一般表达式
-6.9基于反馈系数的放大倍数的估算方法
-第九部分--6.9基于反馈系数的放大倍数的估算方法
-第九周作业
-6.10基于理想运放的电压放大倍数的计算方法
--第十部分 6.10基于理想运放的电压放大倍数的计算方法
-6.11深度负反馈放大电路电压放大倍数的讨论
--第十部分 6.11深度负反馈放大电路电压放大倍数的讨论
-6.12引入交流负反馈提高放大倍数的稳定性并改变输入、输出电阻
--6.12引入交流负反馈提高放大倍数的稳定性并改变输入、输出电阻
--第十部分 6.12引入交流负反馈提高放大倍数的稳定性并改变输入、输出电阻
-6.13引入交流负反馈展宽频带、减小非线性失真
--第十部分 6.13引入交流负反馈展宽频带、减小非线性失真
-实验8-交流负反馈对放大电路性能的影响
-6.14如何根据需求引入负反馈
--第十部分 6.14如何根据需求引入负反馈
-6.15负反馈放大电路产生自激振荡的原因及条件
--第十部分 6.15负反馈放大电路产生自激振荡的原因及条件
-6.16负反馈放大电路稳定性分析
--第十部分 6.16负反馈放大电路稳定性分析
-6.17简单滞后补偿
--第十部分 6.17简单滞后补偿
-6.18放大电路中的正反馈
--第十部分 6.18放大电路中的正反馈
-第十周作业
-期末考试
--期末作业
