PN結的反向電導

ID:1100060 · 發表于 2024-2-27 08:39

三不：進不來、過不去、離不開。

進不來：是條件性的，貼個外延層就能進。
過不去：是假像，有補給的話，進多少過多少！
離不開：載流子從物理結面起步是不允許的，此乃自然規律！

ID:1100060 · 發表于 2024-2-27 09:00

離不開，就是造成 PN結單向導電性的結構性因素！
乏區 (又名耗盡層)，其實只是拴住本地載流子，對過境 (亦就是所謂的「漂移」) 完全通行無阻，
整流二極管絕不允許任何形式的擊穿，但穩壓管卻要擊穿才能做事，當成為BJT或可控硅的集電結時，則是受控導電，領悟了這「三不」，就能明白反偏時PN結為何能夠受控導電。

ID:1100060 · 發表于 2024-3-20 00:17

漂移，跟單向導電性其實沒有矛盾，
那個集電結，對兩種載流子是完完全全的區別對待，
對 Ie，像良導體那樣的暢通無阻，對 Ib 卻依然是嚴堵不貸仿如絕緣，
那意味著，Ib 的另一半是無法從電源獲取的，這就是 Ic不為電源變化所動的根本原因！

ID:1100060 · 發表于 2024-3-20 00:30

二極管的功能部件，除外 PN結就沒其他，但兩者之間不能畫上等號，
作為二極管，組成 PN 結的區塊須有一定的長度，這冗余非常重要，結區 (藍色部份) 是絕不允許跟引出端子碰觸的！！

ID:344848 · 發表于 2024-4-22 06:03

PN結變種：通過繼續增加反向二極管的摻雜濃度，可以使擊穿電壓為0V。而且，重摻雜使得正向導通曲線發生彎曲，具有這種特性的二極管稱為隧道二極管。有關資料此二極管最先由日本發現。這種二極管表現出負阻特性。即正向電壓的增加可以使正向電流。隧道二極管的負阻特性可用于高頻振蕩器電路。目前高頻振蕩電路采用晶振技術。遂道二極管振蕩器是將直流能量轉化為正弦波，采用晶振技術振蕩器是將機械能轉化為正弦波。由于遂道二極管高頻振蕩器精度受溫度的影響較大，此技術應用受到限制。

ID:344848 · 發表于 2024-4-22 06:09

PN管變種：齊納二極管的作用是保持電壓恒定，而保持二極管電流恒定的二極管一般稱為穩壓二極管，當電壓發生改變時，可以保持電流不變。例如，1N5305。

ID:344848 · 發表于 2024-4-22 06:28

PN管變種：階躍恢復二極管的摻雜情況很特殊，在PN結附近的載流子濃度是降低的。這種特殊的載流子分布帶來的現象稱為反向突變。在交流信號的正半周時，它和一般的硅二極管一樣處于導通狀態，但是在負半周時，由于電荷存儲的存在，反向電流存在一段時間后突然降為零。經過階躍恢復二極管交流信號輸出波形，二極管反向導通時間很短，然后突然斷開，因此階躍恢復二極管又稱為突變二極管。這種電流的突變含有豐富的諧波成分，可以通過濾波器產生較高的正弦波。因此，階躍恢復二極管可用于倍頻器中，該電路的輸出頻率是輸入頻率的整數倍。

ID:344848 · 發表于 2024-4-22 06:43

PN結的變種：齊納二極管的擊穿電壓一般大于2V，通過增加摻雜濃度，可以使擊穿電壓接近0V。正向導通依然在0.7V左右，但是反向導通（擊穿）出現在大約-0.1V處。具有這種特性的二極管稱為反向二極管，因為它在反向區的導通特性比正向特性好。例如：在一個峰值為0.5V的正弦波驅動反向二極管和負載電阻的電路。0.5V不足以使反向二極管正向導通，但卻足以使得反向二極管反向擊穿，因此，輸出是一個峰值為0.4V的半波信號。
反向二極管用于峰值0.1~0.7V之間的微弱信號的整流。

ID:344848 · 發表于 2024-4-22 06:53

PN結的變種：PIN二極管是一種工作在射頻和微波頻段具有可變電阻特性的半導體器件。在P型和N型材料中間夾了一層本征（純）半導體。當二極管正偏時，其特性類似電流控制的電阻。當正向電流增加時其串聯電阻隨之減少的情況。反偏時，PIN二極管類似于固定電容。PIN二極管廣泛應用于射頻及微波調制器電路。

ID:344848 · 發表于 2024-4-22 07:05

總之，特殊二極管用于高頻和測量領域。
器件                         要點                               應用
變容二極管          相當于可變電容             電視和機調諧器
穩流二極管          保持電流恒定                穩流器
階躍恢復二極管    反向導通時突然截止       倍頻器
反向二極管          反向導通特性好             弱信號整流
隧道二極管          具有負阻區                   高頻振蕩器
PIN二極管          可控電阻                         微波通信

ID:344848 · 發表于 2024-4-22 07:10

樓主的探索精神可嘉，有一句話，任何探索要以%需要為基準。

ID:344848 · 發表于 2024-4-22 07:31

PN結的變種：通過繼續增加反向二極管的摻雜濃度，可以使擊穿電壓為0V。而且，重摻雜使得正向導通曲線發生彎曲，具有這種特性的二極管稱為隧道二極管。這種二極管表現出負阻特性。即正向電壓的增加可以使正向電流減小，隧道二極管的阻特性可用于高頻振蕩電路。

ID:1100060 · 發表于 2024-5-5 23:45

donglw 發表于 2024-4-22 07:10
樓主的探索精神可嘉，有一句話，任何探索要以%需要為基準。

也不是探索甚么，只是想知其所以然而矣，
看過其他電子技術論壇的帖文，有大神指出，不少入門者學習關于BJT的章節時，被二極管的單向電導性概念卡住，
而我發覺，很多形像化的比喻詮釋，都跟〖漂移〗機制的實況不脗合，直至讀到中科院謝老師的博客，就是〖擴散長度〗這四個字，讓我突然領悟結不在向、得「子」則導的道理，也明白了少子傳導比多子流通還容易的根由。

ID:1100060 · 發表于 2024-5-7 12:34

donglw 發表于 2024-4-22 07:10
樓主的探索精神可嘉，有一句話，任何探索要以%需要為基準。

如今，是運放的天下，但是，三極管落伍嗎？！
或者，分立電路可以不學，但開關電源用的開關管，不也是三極管的進階版嗎。

ID:1100060 · 發表于 2024-5-7 12:39

donglw 發表于 2024-4-22 06:53
PN結的變種：PIN二極管是一種工作在射頻和微波頻段具有可變電阻特性的半導體器件。在P型和N型材料中間夾了 ...

PIN結構，在高壓高速功率開關三極管也會用到。

ID:1100060 · 發表于 2024-5-7 13:05

donglw 發表于 2024-4-22 06:03
PN結變種：通過繼續增加反向二極管的摻雜濃度，可以使擊穿電壓為0V。而且，重摻雜使得正向導通曲線發生彎曲 ...

這又是一個〖量變→質變〗的例子。
我猜測，如果摻雜濃度繼續增加，大概會是變成歐姆接觸，到了這程度，縱使插入本征層也成不了PIN吧。
我懷疑，負阻元件可能無法跟晶振配伍，亦難以像三極管那樣施加溫度補償 (只能置于恒溫箱中別無他法)，所以，在精度與穩定性上就此止步，無法與時俱進。

ID:1100060 · 發表于 2024-5-12 00:30

donglw 發表于 2024-4-22 06:43
PN結的變種：齊納二極管的擊穿電壓一般大于2V，通過增加摻雜濃度，可以使擊穿電壓接近0V。正向導通依然在0. ...

礦石收音機啊！
反向阻力全失，正向特性依然正常，
跨越千山萬水的廣播訊號，用它檢波不就正好合適嗎。

ID:1100060 · 發表于 2024-5-15 23:59

LhUpBJT 發表于 2024-2-27 09:00
離不開，就是造成 PN結單向導電性的結構性因素！
乏區 (又名耗盡層)，其實只是拴住本地載流子，對過 ...

BJT，本來就有雙向對稱的品種，DIAC，可視之為雙向對稱的BJT，
想當初，我對BJT的理解，居然就是DIAC的那個套路，但當時我還不知道〖擴散長度〗的妙處。

ID:1100060 · 發表于 2024-5-16 00:36

電器想要吃電，就得湊到電源的端子上去，
但是，芯片能就這樣直接跟電源相連嗎，總得給個站臺吧！
連系，看似簡單，實際上大有學問，兩種不同物料的接觸，效果不一定只是導電，
如果不希望其他效應的發生，端子跟芯片的連系就必須是歐姆接觸，
但是，BJT需要漂移，漂移電流卻必須藉著勢壘接觸才能注入，這時，芯片跟端子之間就要插入外延層，而耗盡區則必須處于外延層的射程 (亦就是擴散長度) 范圍，這樣，才能讓這PN結像個「可變電阻」。

ID:1100060 · 發表于 2024-5-17 00:48

在此不厭其煩的重申，
絕緣體擊穿，導致分子結構的破壞，
PN結限流擊穿，只是載流子的自由化，分子鍵沒有斷裂，
擊穿，載流子是在空乏區中成對產生的，雪崩可理解為擠壓與沖撞，齊納則可視為撕裂，
擊穿的條件，是過高的電壓，穿通則是空乏區跟端子或外延層粘連所致，穿通的實現，必須有足夠的力量讓空乏區擴張 (但要確保不擊穿)，穿通的效果，就等于拿根導線直接把兩個端子短接那樣。

ID:344848 · 發表于 2024-6-3 17:16

開始使用的三極管存在多子和少子，使用的過程中發現少子對溫度很敏感，向不利因素發生正反饋反應，后來出現MOS管，只有多子沒有少子。解決了上述問題。

ID:1100060 · 發表于 2024-6-11 23:59

donglw 發表于 2024-6-3 17:16
開始使用的三極管存在多子和少子，使用的過程中發現少子對溫度很敏感，向不利因素發生正反饋反應，后來出現 ...

這種傳導方式既非擴散，亦不是漂移。
擴散與漂移，是以功能區為參照的，溝道的生成，把兩個PN結的勢壘都淹沒了，在BJT中，Ie的屬性是先多后少，在MOSFET中，當溝道生成時，集射兩區仿如一體，那就無需以Ib來當「門僮」了。
BJT的穿通，也往往是集射兩極的粘連，但穿通不需訊號，也不受控制，而且只會發生于設計不合理的管子中，上述這些概念，都不會出現于談論PN結的章節中。

ID:344848 · 發表于 2024-6-12 00:50

建議樓主多研究電子管電路，它主要應用于音響；半導體電路中二極管、穩壓管、肖特基二極管、變容二極管、PIN二極管等已相當成熟，而其他變異二極管已被運算放大器、NE555、MCU等取代了。。。。。

ID:1100060 · 發表于 2024-6-13 00:16

donglw 發表于 2024-6-12 00:50
建議樓主多研究電子管電路，它主要應用于音響；半導體電路中二極管、穩壓管、肖特基二極管、變容二極管、PI ...

若非高保真音響這個光環，電子管只是白菜價隻，
6V6，老掉牙的射頻強放管，如今買不到了，賣電子管的，全城只剩一間小店，賣的都是音響用管，價格還死貴。

ID:1100060 · 發表于 2024-6-13 00:33

先是二極管跟三極管教程的銜接，屢遭詬病，然后就是，關于三極管原理的趣味化解說陸續湧現，
但都未能從根本上點出原理背后的機制，擴散長度，漂移漂的，是別人的載流子，自己的大后方根本就沒有貨，而所謂的「耗盡(空乏)區」，對外來載流子而言相當于不存在。

ID:1100060 · 發表于 2024-6-14 00:50

跟電子管近似的，是 jFET，
它對PN結的使用有異于其他有源器件，
它的功率通道根本就不經過結面 (就連耗盡層都不需涉足)，而訊號的饋送模式是令PN結反偏的。

ID:344848 · 發表于 2024-6-14 09:55

LhUpBJT 發表于 2024-6-14 00:50
跟電子管近似的，是 jFET，
它對PN結的使用有異于其他有源器件，
它的功率通道根本就不經過結面 (就連 ...

前輩，不清楚你討論PN結的用途，不能有的放矢回答你的問題。你要解決何問題，看能不能使用運算放大器、NE555和MCU解決，說出問題大家幫你參謀參謀。我說過本論壇絕大部分是搞技術的，在市場上不存在競爭關系，

ID:1100060 · 發表于 2024-6-14 23:57

donglw 發表于 2024-6-14 09:55
前輩，不清楚你討論PN結的用途，不能有的放矢回答你的問題。你要解決何問題，看能不能使用運算放大器、NE ...

喔，您好。
我只是電子愛好者，不是搞技術的，更不是從業員。
作為一個門外漢，我同樣深受教程銜接問題所困擾，在25樓就提出過。

ID:1100060 · 發表于 2024-6-15 01:23

很多初學者 (包括我) 都把二極管的〖單句電導性〗絕對化了，這到底是書本的闡釋問題，還是人的思維僵化？！
這里是技術板塊，而我在本帖中所談論的，如果較真，應該屬于半導體物理，但亦跟電子技術沾邊嘛，反正我從不在技術板塊灌水，只會把我的學習感悟或犯迷糊之處攤出來，
本帖名為《PN結的反向電導》，而〖結不在向，得子(載流子)則導〗則是我十幾年來的學習感悟 (進度太慢了)，我是覺得，要么不學，要么就學個全，把載流子互動相關的一切自然規律全盤掌握，即使只是形像思維感性認識也是好的，
真空管和半導體三極管的原理，都是從摸索中發現，那些甚么〖擴散長度〗，〖平均自由程〗之類的機制，都是往后才得悉的，現今的學生，能不能直接利用關于PN結的現成知識點，反過來想像出各種各樣的有源器件來呢？！

ID:1100060 · 發表于 2024-6-15 02:04

半導體中的載流子，是摻雜子，那么，按道理，少數載流子不是少，而是根本沒有，PN結的「反向漏電」只是「歐姆電流」，既然是單向電導性，為何又說少子比多子更易通過？！
圖中左邊的黑子和右邊的白子，都不是本地載流子而是客體載流子，漂移電流的身份屬性，是旅客，這些「旅客」不是說進就進的，如果外延層距離結區太遠，則休想過境了，連進都進不來，這PN結的單向電導性依然妥妥的。

ID:1100060 · 發表于 2024-6-15 08:09

還有一個容易讓人誤解的名詞，反型層！
半導體，是P是N，摻雜后就成定局，反型，不過是效果而絕非本質，想要改性，除非重新摻雜吧。
由注冊之初至現在，我發布的帖子，可說不是技術而只能算是學術，但好歹也是跟電子技術相關的，入門打基礎，需要的是正確無誤透徹全面的理解。

ID:1100060 · 發表于 2024-6-30 10:28

電子電路原理，是三極管應用，
三極管的原理，是半導體物理，
掌握半導體物理，對電子技術有助益嗎？！

ID:1128898 · 發表于 2024-7-14 10:48

si玻不知道樓主怎么看

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PN結的反向電導