关于半导体中整流p-n结的特性看完你就懂了

图5.Id的正向偏置极性和方向。
增加施加的偏置幅度会减小耗尽区域的宽度。它以指数方式上升电流 – 如图 1 中伏安特性的右半侧所示。
交汇点故障
施加在电介质材料上的高幅度电场可能会突然激发大量电子到导带内的能量，导致通过电介质的电流急剧增加。这种现象有时伴有燃烧、局部熔化或汽化，产生不可逆的材料降解和失效。介电强度或击穿强度是造成击穿的电场的大小。
在P-N结中，热产生的载流子可以支持与Is相等的小反向饱和电流。假设我们施加的反向电流大于Is。和以前一样，结处势垒的高度增加，直到Id = 0，并且穿过结的唯一载流子是热产生的载流子。但这些运营商只能支持当前的IS。
当我们增加反向电压时，耗尽区域会变宽，我们达到足够高的结电压，此时新机制进入以支持施加的电流。这种新机制就是结点故障。
高结电压是击穿电压（VBR）或齐纳电压（Vz）。在此反向偏置电压下，巨大的反向电流流动，如图1的左半部分所示 - 伏安特性发生了显着变化。
观察到反向电压的增幅很小，而反向电流明显上升——结上的反向电压非常接近VZ值。
只要结点具有足够的功耗能力在击穿区域工作，结点击穿就不是一种破坏性现象。因此，p-n结可以经常在击穿区域工作而不会损害其特性。实际应用是雪崩、击穿或齐纳二极管。
P-N结击穿的两种机制是齐纳效应和雪崩效应。
当耗尽层中的电场产生的电力足以将电子从共价键中撕裂，形成电子-空穴对时，就会发生齐纳效应。电场将空穴驱动到p型侧，电子驱动到n型侧，从而在结上产生反向电流。
当击穿处于高压时，就会产生雪崩效应。在电场的影响下穿过耗尽区的热产生的少数载流子与晶格成员碰撞。在高结电压下，它们获得足够的动能来破坏与其碰撞的原子中的共价键并产生电子 - 空穴对。
同样，电场将空穴驱动到P型侧，电子驱动到N型侧。这些载流子的移动相当于一个载流子在枯竭区域移动。它们可以发生电离碰撞，以雪崩的方式产生新的电子 - 空穴对。结果是形成许多载流子，能够保持任何反向电流值，结上的压降变化很小。
当硅中电压低于5V时发生击穿时，其机制是齐纳效应。硅中高于7V，雪崩击穿是机制。对于 5V 到 7V 之间的电压，仪器可能会使用其中一种机制或两者的组合。
整改过程
图1显示P-N结是非欧姆或非线性元件。此行为的原因是电荷在组件上运动的机制。一个明显的特征是结的伏安特性不对称。然后，反转电压极性不会在相反方向上产生相同的电流大小。
图6显示了将幅度为V0的正弦和谐波电压施加到非线性元件时输入电压和谐波的过程，如图所示为伏安特性曲线。结果是正弦电流不谐波，在I1和-I2之间变化。当I1的幅度远大于I2的幅度时，我们有一个整流过程。

图6.施加到非线性元件的正弦电压。
如果我们对P-N结施加正弦电压，则反向偏置电压（Is）的最大电流与正向偏置（Id）的电流相比非常小。然后，P-N结充当整流器，让电流沿一个方向而不是相反方向通过。
关于P-N整流结
整流器或二极管是一种仅允许电流沿一个方向流动的电子设备。
P-N 结具有整流器的特性。
P-N结在其反向和正向方向上表现出不同的传导特性。
反向偏置方案将电池的负极端子连接到结的p型侧，将正极端子连接到n型侧。以这种方式，施加的电压增加了接触电位差并大大降低了扩散电流，而漂移电流保持不变。产生小的反向电流，耗尽区变宽。
我们推断，在反向偏置的情况下，反向电流（反向饱和电流是）最小且几乎恒定。
正向偏置方案将电池的正极端子连接到结的p型侧，将负极端子连接到n型侧。这样，p型侧变得更正，n型侧变得更负，从而降低了潜在屏障的高度。结果，更多的多数载流子克服了这个较小的障碍，增加了扩散电流Id。少数载流子感测没有障碍，因此对漂移电流没有明显影响。
正向偏差的另一个结果是耗尽区的变窄。
我们得出结论，P-N结可以传导具有正向偏置的大量电流 - 主要是扩散电流。
高反向偏置电压（有时为几百伏）会产生大量的空穴和电子。大量的电荷载流子会突然增加电流，导致材料击穿。在该区域工作会对典型类型的半导体二极管造成永久性伤害，因此可以避免。某些二极管，如齐纳二极管，根据设计，在该区域工作。
P-N结的电阻随施加的电位差和极性而变化。此功能仅允许电流在一个方向上轻松流动，使结点充当整流器。

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