PN结的反向电导

ID:1100060 · 发表于 2024-2-27 08:39

三不：进不来、过不去、离不开。

进不来：是条件性的，贴个外延层就能进。
过不去：是假像，有补给的话，进多少过多少！
离不开：载流子从物理结面起步是不允许的，此乃自然规律！

ID:1100060 · 发表于 2024-2-27 09:00

离不开，就是造成 PN结单向导电性的结构性因素！
乏区 (又名耗尽层)，其实只是拴住本地载流子，对过境 (亦就是所谓的「漂移」) 完全通行无阻，
整流二极管绝不允许任何形式的击穿，但稳压管却要击穿才能做事，当成为BJT或可控硅的集电结时，则是受控导电，领悟了这「三不」，就能明白反偏时PN结为何能够受控导电。

ID:1100060 · 发表于 2024-3-20 00:17

漂移，跟单向导电性其实没有矛盾，
那个集电结，对两种载流子是完完全全的区别对待，
对 Ie，像良导体那样的畅通无阻，对 Ib 却依然是严堵不贷仿如绝缘，
那意味着，Ib 的另一半是无法从电源获取的，这就是 Ic不为电源变化所动的根本原因！

ID:1100060 · 发表于 2024-3-20 00:30

二极管的功能部件，除外 PN结就没其他，但两者之间不能画上等号，
作为二极管，组成 PN 结的区块须有一定的长度，这冗余非常重要，结区 (蓝色部份) 是绝不允许跟引出端子碰触的！！

ID:344848 · 发表于 2024-4-22 06:03

PN结变种：通过继续增加反向二极管的掺杂浓度，可以使击穿电压为0V。而且，重掺杂使得正向导通曲线发生弯曲，具有这种特性的二极管称为隧道二极管。有关资料此二极管最先由日本发现。这种二极管表现出负阻特性。即正向电压的增加可以使正向电流。隧道二极管的负阻特性可用于高频振荡器电路。目前高频振荡电路采用晶振技术。遂道二极管振荡器是将直流能量转化为正弦波，采用晶振技术振荡器是将机械能转化为正弦波。由于遂道二极管高频振荡器精度受温度的影响较大，此技术应用受到限制。

ID:344848 · 发表于 2024-4-22 06:09

PN管变种：齐纳二极管的作用是保持电压恒定，而保持二极管电流恒定的二极管一般称为稳压二极管，当电压发生改变时，可以保持电流不变。例如，1N5305。

ID:344848 · 发表于 2024-4-22 06:28

PN管变种：阶跃恢复二极管的掺杂情况很特殊，在PN结附近的载流子浓度是降低的。这种特殊的载流子分布带来的现象称为反向突变。在交流信号的正半周时，它和一般的硅二极管一样处于导通状态，但是在负半周时，由于电荷存储的存在，反向电流存在一段时间后突然降为零。经过阶跃恢复二极管交流信号输出波形，二极管反向导通时间很短，然后突然断开，因此阶跃恢复二极管又称为突变二极管。这种电流的突变含有丰富的谐波成分，可以通过滤波器产生较高的正弦波。因此，阶跃恢复二极管可用于倍频器中，该电路的输出频率是输入频率的整数倍。

ID:344848 · 发表于 2024-4-22 06:43

PN结的变种：齐纳二极管的击穿电压一般大于2V，通过增加掺杂浓度，可以使击穿电压接近0V。正向导通依然在0.7V左右，但是反向导通（击穿）出现在大约-0.1V处。具有这种特性的二极管称为反向二极管，因为它在反向区的导通特性比正向特性好。例如：在一个峰值为0.5V的正弦波驱动反向二极管和负载电阻的电路。0.5V不足以使反向二极管正向导通，但却足以使得反向二极管反向击穿，因此，输出是一个峰值为0.4V的半波信号。
反向二极管用于峰值0.1~0.7V之间的微弱信号的整流。

ID:344848 · 发表于 2024-4-22 06:53

PN结的变种：PIN二极管是一种工作在射频和微波频段具有可变电阻特性的半导体器件。在P型和N型材料中间夹了一层本征（纯）半导体。当二极管正偏时，其特性类似电流控制的电阻。当正向电流增加时其串联电阻随之减少的情况。反偏时，PIN二极管类似于固定电容。PIN二极管广泛应用于射频及微波调制器电路。

ID:344848 · 发表于 2024-4-22 07:05

总之，特殊二极管用于高频和测量领域。
器件                         要点                               应用
变容二极管          相当于可变电容             电视和机调谐器
稳流二极管          保持电流恒定                稳流器
阶跃恢复二极管    反向导通时突然截止       倍频器
反向二极管          反向导通特性好             弱信号整流
隧道二极管          具有负阻区                   高频振荡器
PIN二极管          可控电阻                         微波通信

ID:344848 · 发表于 2024-4-22 07:10

楼主的探索精神可嘉，有一句话，任何探索要以%需要为基准。

ID:344848 · 发表于 2024-4-22 07:31

PN结的变种：通过继续增加反向二极管的掺杂浓度，可以使击穿电压为0V。而且，重掺杂使得正向导通曲线发生弯曲，具有这种特性的二极管称为隧道二极管。这种二极管表现出负阻特性。即正向电压的增加可以使正向电流减小，隧道二极管的阻特性可用于高频振荡电路。

ID:1100060 · 发表于 2024-5-5 23:45

donglw 发表于 2024-4-22 07:10
楼主的探索精神可嘉，有一句话，任何探索要以%需要为基准。

也不是探索甚么，只是想知其所以然而矣，
看过其他电子技术论坛的帖文，有大神指出，不少入门者学习关于BJT的章节时，被二极管的单向电导性概念卡住，
而我发觉，很多形像化的比喻诠释，都跟〖漂移〗机制的实况不脗合，直至读到中科院谢老师的博客，就是〖扩散长度〗这四个字，让我突然领悟结不在向、得「子」则导的道理，也明白了少子传导比多子流通还容易的根由。

ID:1100060 · 发表于 2024-5-7 12:34

donglw 发表于 2024-4-22 07:10
楼主的探索精神可嘉，有一句话，任何探索要以%需要为基准。

如今，是运放的天下，但是，三极管落伍吗？！
或者，分立电路可以不学，但开关电源用的开关管，不也是三极管的进阶版吗。

ID:1100060 · 发表于 2024-5-7 12:39

donglw 发表于 2024-4-22 06:53
PN结的变种：PIN二极管是一种工作在射频和微波频段具有可变电阻特性的半导体器件。在P型和N型材料中间夹了 ...

PIN结构，在高压高速功率开关三极管也会用到。

ID:1100060 · 发表于 2024-5-7 13:05

donglw 发表于 2024-4-22 06:03
PN结变种：通过继续增加反向二极管的掺杂浓度，可以使击穿电压为0V。而且，重掺杂使得正向导通曲线发生弯曲 ...

这又是一个〖量变→质变〗的例子。
我猜测，如果掺杂浓度继续增加，大概会是变成欧姆接触，到了这程度，纵使插入本征层也成不了PIN吧。
我怀疑，负阻元件可能无法跟晶振配伍，亦难以像三极管那样施加温度补偿 (只能置于恒温箱中别无他法)，所以，在精度与稳定性上就此止步，无法与时俱进。

ID:1100060 · 发表于 2024-5-12 00:30

donglw 发表于 2024-4-22 06:43
PN结的变种：齐纳二极管的击穿电压一般大于2V，通过增加掺杂浓度，可以使击穿电压接近0V。正向导通依然在0. ...

矿石收音机啊！
反向阻力全失，正向特性依然正常，
跨越千山万水的广播讯号，用它检波不就正好合适吗。

ID:1100060 · 发表于 2024-5-15 23:59

LhUpBJT 发表于 2024-2-27 09:00
离不开，就是造成 PN结单向导电性的结构性因素！
乏区 (又名耗尽层)，其实只是拴住本地载流子，对过 ...

BJT，本来就有双向对称的品种，DIAC，可视之为双向对称的BJT，
想当初，我对BJT的理解，居然就是DIAC的那个套路，但当时我还不知道〖扩散长度〗的妙处。

ID:1100060 · 发表于 2024-5-16 00:36

电器想要吃电，就得凑到电源的端子上去，
但是，芯片能就这样直接跟电源相连吗，总得给个站台吧！
连系，看似简单，实际上大有学问，两种不同物料的接触，效果不一定只是导电，
如果不希望其他效应的发生，端子跟芯片的连系就必须是欧姆接触，
但是，BJT需要漂移，漂移电流却必须藉着势垒接触才能注入，这时，芯片跟端子之间就要插入外延层，而耗尽区则必须处于外延层的射程 (亦就是扩散长度) 范围，这样，才能让这PN结像个「可变电阻」。

ID:1100060 · 发表于 2024-5-17 00:48

在此不厌其烦的重申，
绝缘体击穿，导致分子结构的破坏，
PN结限流击穿，只是载流子的自由化，分子键没有断裂，
击穿，载流子是在空乏区中成对产生的，雪崩可理解为挤压与冲撞，齐纳则可视为撕裂，
击穿的条件，是过高的电压，穿通则是空乏区跟端子或外延层粘连所致，穿通的实现，必须有足够的力量让空乏区扩张 (但要确保不击穿)，穿通的效果，就等于拿根导线直接把两个端子短接那样。

ID:344848 · 发表于 2024-6-3 17:16

开始使用的三极管存在多子和少子，使用的过程中发现少子对温度很敏感，向不利因素发生正反馈反应，后来出现MOS管，只有多子没有少子。解决了上述问题。

ID:1100060 · 发表于 2024-6-11 23:59

donglw 发表于 2024-6-3 17:16
开始使用的三极管存在多子和少子，使用的过程中发现少子对温度很敏感，向不利因素发生正反馈反应，后来出现 ...

这种传导方式既非扩散，亦不是漂移。
扩散与漂移，是以功能区为参照的，沟道的生成，把两个PN结的势垒都淹没了，在BJT中，Ie的属性是先多后少，在MOSFET中，当沟道生成时，集射两区仿如一体，那就无需以Ib来当「门僮」了。
BJT的穿通，也往往是集射两极的粘连，但穿通不需讯号，也不受控制，而且只会发生于设计不合理的管子中，上述这些概念，都不会出现于谈论PN结的章节中。

ID:344848 · 发表于 2024-6-12 00:50

建议楼主多研究电子管电路，它主要应用于音响；半导体电路中二极管、稳压管、肖特基二极管、变容二极管、PIN二极管等已相当成熟，而其他变异二极管已被运算放大器、NE555、MCU等取代了。。。。。

ID:1100060 · 发表于 2024-6-13 00:16

donglw 发表于 2024-6-12 00:50
建议楼主多研究电子管电路，它主要应用于音响；半导体电路中二极管、稳压管、肖特基二极管、变容二极管、PI ...

若非高保真音响这个光环，电子管只是白菜价隻，
6V6，老掉牙的射频强放管，如今买不到了，卖电子管的，全城只剩一间小店，卖的都是音响用管，价格还死贵。

ID:1100060 · 发表于 2024-6-13 00:33

先是二极管跟三极管教程的衔接，屡遭诟病，然后就是，关于三极管原理的趣味化解说陆续湧现，
但都未能从根本上点出原理背后的机制，扩散长度，漂移漂的，是别人的载流子，自己的大后方根本就没有货，而所谓的「耗尽(空乏)区」，对外来载流子而言相当于不存在。

ID:1100060 · 发表于 2024-6-14 00:50

跟电子管近似的，是 jFET，
它对PN结的使用有异于其他有源器件，
它的功率通道根本就不经过结面 (就连耗尽层都不需涉足)，而讯号的馈送模式是令PN结反偏的。

ID:344848 · 发表于 2024-6-14 09:55

LhUpBJT 发表于 2024-6-14 00:50
跟电子管近似的，是 jFET，
它对PN结的使用有异于其他有源器件，
它的功率通道根本就不经过结面 (就连 ...

前辈，不清楚你讨论PN结的用途，不能有的放矢回答你的问题。你要解决何问题，看能不能使用运算放大器、NE555和MCU解决，说出问题大家帮你参谋参谋。我说过本论坛绝大部分是搞技术的，在市场上不存在竞争关系，

ID:1100060 · 发表于 2024-6-14 23:57

donglw 发表于 2024-6-14 09:55
前辈，不清楚你讨论PN结的用途，不能有的放矢回答你的问题。你要解决何问题，看能不能使用运算放大器、NE ...

喔，您好。
我只是电子爱好者，不是搞技术的，更不是从业员。
作为一个门外汉，我同样深受教程衔接问题所困扰，在25楼就提出过。

ID:1100060 · 发表于 2024-6-15 01:23

很多初学者 (包括我) 都把二极管的〖单句电导性〗绝对化了，这到底是书本的阐释问题，还是人的思维僵化？！
这里是技术板块，而我在本帖中所谈论的，如果较真，应该属于半导体物理，但亦跟电子技术沾边嘛，反正我从不在技术板块灌水，只会把我的学习感悟或犯迷糊之处摊出来，
本帖名为《PN结的反向电导》，而〖结不在向，得子(载流子)则导〗则是我十几年来的学习感悟 (进度太慢了)，我是觉得，要么不学，要么就学个全，把载流子互动相关的一切自然规律全盘掌握，即使只是形像思维感性认识也是好的，
真空管和半导体三极管的原理，都是从摸索中发现，那些甚么〖扩散长度〗，〖平均自由程〗之类的机制，都是往后才得悉的，现今的学生，能不能直接利用关于PN结的现成知识点，反过来想像出各种各样的有源器件来呢？！

ID:1100060 · 发表于 2024-6-15 02:04

半导体中的载流子，是掺杂子，那么，按道理，少数载流子不是少，而是根本没有，PN结的「反向漏电」只是「欧姆电流」，既然是单向电导性，为何又说少子比多子更易通过？！
图中左边的黑子和右边的白子，都不是本地载流子而是客体载流子，漂移电流的身份属性，是旅客，这些「旅客」不是说进就进的，如果外延层距离结区太远，则休想过境了，连进都进不来，这PN结的单向电导性依然妥妥的。

ID:1100060 · 发表于 2024-6-15 08:09

还有一个容易让人误解的名词，反型层！
半导体，是P是N，掺杂后就成定局，反型，不过是效果而绝非本质，想要改性，除非重新掺杂吧。
由注册之初至现在，我发布的帖子，可说不是技术而只能算是学术，但好歹也是跟电子技术相关的，入门打基础，需要的是正确无误透彻全面的理解。

ID:1100060 · 发表于 2024-6-30 10:28

电子电路原理，是三极管应用，
三极管的原理，是半导体物理，
掌握半导体物理，对电子技术有助益吗？！

ID:1128898 · 发表于 2024-7-14 10:48

si玻不知道楼主怎么看

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