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10.7 : P-N 结的偏置

p-n 结二极管的运行通常会涉及到各种偏置条件,其中包括正向偏置、反向偏置​​和平衡偏置。

在平衡状态下,p-n 结上不会施加外部电压。由于载流子的扩散,便会在结界面处形成耗尽区,从而留下带电掺杂剂、p 侧的受体和 n 侧的供体。这些固定电荷所产生电场能够阻止载流子的进一步扩散。相关能带图显示了两侧的费米能级是对齐的​​,从而表明了已经处于平衡偏置状态。位于结点处的内置电位阻止了载流子在结点上的净流动。

当二极管正向偏置时,施加的电压会降低势垒电位,并缩小耗尽区的宽度。因此,载流子可以轻松是穿过结,相应的能带图显示了能带是向上弯曲的,并且还表明了势垒电位是逐渐降低的。在正向偏置中,二极管上的电流会随着所施加的电压呈指数增加。

在反向偏置中,外部电压则会施加在相反的方向上,使得耗尽区扩大,势垒的电位升高,同时还会使得载流子难以穿过结,并将电流减少到非常小的反向饱和电流。反向偏置的能带图显示了能带是向下弯曲的,这表明了势垒电位是逐渐增加的。反向偏置下的电流是一个较小的恒定值。它接近于饱和电流,但符号相反,这反映了由于耗尽区内的热产生而导致出现载流子的微小流动。

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P N JunctionDiode OperationForward BiasReverse BiasEquilibriumDepletion RegionDiffusion Of CarriersElectric FieldEnergy Band DiagramFermi LevelsBuilt in PotentialBarrier PotentialCurrent FlowReverse Saturation CurrentThermal Generation

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