半导体反向偏置原理

问题描述

精选答案

反向偏置

与正向偏置相比，交换电源的正、负极位置，即P区接电源负极，N区接电源正极，就构成了PN结的反向偏置。在这些应用中，电路中的某些电压波形呈现脉冲形式，即在高电平(通常为5v)和低电平(通常为0V)之间变化的方波，这些高低电压信号的转换频率是很高的，使得二极管在“开”与“关”两种状态之间高速转换。当e (z)=5v时，二极管处于正向偏置状态，处于导通状态，钉电流流过电阻，电阻两端电压等于5-0.7=4.3v。这是因为反向电流是由少子漂移形成的，在热激发下，少子数量增多，PN结反向电流增大。

在一些二极管的重要应用中，器件常常要在高阻和低阻两种状态之间高速交替变化。一个电阻和一个硅二极管相连时，当电源电压从0V和5v交替变化时，电阻两端的电流也在交替变化。当e(j)=0V时．二极管处于高阻状态，也就是截止状态；因为没有电流流过电阻，电阻两端电压等于零。这种模式非常类似于整流器的作用．这就是数字电路中的两种极端状态——高电平和低电平。换句话说，就是设想所合电压值都是这两种状态中的一个。因为二极管在这些电路中的作用就是在不同电压水平下导通或截止，因而这一应用也称为开关电路。

典型的二极管开关电路包括两个或多个二极管，每—个二极管与一个独立的电压源相连。要正确理解开关电路的操作过程，就首先要确定每一个二极管是由哪一个电压源决定的，哪个处于导通状态，哪个处于截止状态。正确辨别处于哪种状态的关键是：如果二极管的阳极相较于阴极电位是正的，它就处于正向偏置状态，也就是说当二极管的阳极电位(相对于地)比阴极(相对于地)电位高，它就处于正向偏置状态。当然，也可以说成二极管的阴极电位(相对于地)比阳极(相对于地)电位低。相反，如果想让二极管处于反向偏置状态，就让二极管的阳极相较于阴极电位是负的，也相当于二极管的阴极相较于阳极是正的。

原理

PN结反向偏置时，外加电场与空间电荷区的内电场方向一致，同样会导致扩散与漂移运动平衡状态的破坏。外加电场驱使空间电荷区两侧的空穴和自由电子移走，使空间电荷区变宽，内电场增强，造成多数载流子扩散运动难于进行，同时加强了少数载流子的漂移运动，形成由N区流向P区的反向电流。但由于常温下少数载流子恒定且数量不多，故反向电流极小。电流小说明PN结的反向电阻很高，通常可以认为反向偏置的PN结不导电，基本上处于截止状态，这种情况在电子技术中称为PN结的反向阻断。

当外加的反向电压在一定范围内变化时，反向电流几乎不随外加电压的变化而变化。这是因为反向电流是由少子漂移形成的，在热激发下，少子数量增多，PN结反向电流增大。换句话说，只要温度不发生变化，少数载流子的浓度就不变，即使反向电压在允许的范围内增加再多，也无法使少子的数量增加，反向电流趋于恒定，因此反向电流又称为反向饱和电流。值得注意的是，反向电流是造成电路噪声的主要原因之一，因此，在设计电路时，必须考虑温度补偿问题。

其他回答

学习起点

P和N型半导体接触时，会自发的形成电子流向P而空穴流向N,这就客观上形成了一个由N指向P的电场。

这个电场必然是要有抵消原始的电子流和空穴流的趋势（说白了就是电场的产生是要防止电子源源不断地从N到P，空穴源源不断地从P到N），因此电场所产生的作用就是相反的，即，阻止电子从N到P,空穴从P到N。

（任何物质都有保持其初始状态的能力，就跟惯性以及勒夏特列原理对可逆反应的影响是一样的）这就是所谓的扩散流。内部的电场一旦产生，会逐渐增强，增强的过程中扩散流是会逐渐减弱的，扩散流之所以减弱，是因为这个内部的电场又会把电子从P又给搬回到N,把空穴又给从N搬回给P，这就是所谓的漂移流。