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單向導電性

鎖定
PN結正向電壓時,可以有較大的正向擴散電流,即呈現低電阻, 我們稱PN結導通; PN結加反向電壓時,只有很小的反向漂移電流,呈現高電阻, 我們稱PN結截止。 這就是PN結的單向導電性。
中文名
單向導電性
外文名
unilateral conductivity
性    質
正向導通,反向截止
原    因
PN結正向電壓
作    用
判斷二極管的好壞

單向導電性定義

(1)正向:將P型區接電源正極,N型區接電源負極,則外電場削弱了內電場。擴散運動加強,漂移運動減弱,擴散大於漂移,形成正向電流IF。結電壓很低,顯示正向電阻很小,稱為正向導通。
(2)反向:將P型區接電源負極,N型區接電源正極,則外電場加強了內電場。擴散運動減弱,漂移運動增強,漂移大於擴散,形成反向電流IR。由於漂移運動是由少子形成,數量很少,所以IR很小,可以忽略不計,但IR受温度影響較大。結電壓近似等於電源電壓,顯示反向電阻很大,稱為反向截止。
PN結正向導通,反向截止,即為單向導電性。 [1] 

單向導電性PN結

用一定的工藝方法將兩種雜質半導體結合在一起,由於界面兩側載流子濃度不同而產生載流子擴散運動。P型區空穴向N型區擴散,N型區自由電子向P型區擴散。在邊界兩側兩種載流子產生複合,形成帶正電和負電的離子。它們不能移動,而在邊界兩側形成空間電荷區,稱為PN結。
空間電荷區的特性:
(1)區內正、負離子帶電而不能移動,載流子因複合而數量很少,因此電阻率很離,故稱耗盡層;
(2)正、負離子形成的內電場阻止多子繼續擴散,故又稱阻擋層;
(3)內電場對少子有吸引作用,形成少子的逆向運動,稱為漂移;
(4)在沒有外電場作用時,當擴散運動和漂移運動達到動態平衡時,兩側間沒有電流,空間電荷區厚度一定。 [1] 

單向導電性機理解釋

在PN結沒有外加電壓時.PN結中載流子的擴散運動和漂移運動達到動態平衡,所以通過PN結的總電流為零。

單向導電性正偏

正向電壓(正偏)——電源正極接P區,負極接N區,外電場的方向與內電場方向相反。
外電場削弱內電場→耗盡層變窄→擴散運動→漂移運動→多子擴散形成正向電流(與外電場方向一致)IF,而且外加正向電壓對正向電流有很強的控制作用。

單向導電性反偏

反向電壓(反偏)——電源正極接N區,負極接P區,外電場的方向與內電場方向相同。
外電場加強內電場→耗盡層變寬→漂移運動→擴散運動→少子漂移形成反向電流IR,而且反向電流基本上不隨外加電壓而變化,但隨温度變化大。 [2] 

單向導電性失敗原因

二極管的單向導電性
單向導電性是二極管最重要的特性。利用單向導電性可以判斷二極管的好壞,正偏時電阻值小,反偏時電阻值大,否則,二極管是損壞了的。
二極管單向導電性失敗的場合及原因
(1)正向偏壓太低。(不足以克服死區電壓
(2)正向電流太大。(會使PN結温度過高燒燬)
(3)反向偏壓太高。(造成反向擊穿)
(4)工作頻率太高。(使結電容容抗下降而反向不截止)
參考資料
  • 1.    朱建堃主編,電工學·電子技術導教·導學·導考 (第六版),西北工業大學出版社,2007年06月第1版,
  • 2.    高吉祥主編 陳和 朱衞華等編著,模擬電子技術,電子工業出版社,2004年02月第1版,