空穴存在。
PN 结反偏时,能够正向导电的多数载流子被拉向电源,使 PN 结变厚,多
数载流子不能再通过
PN 结承担起载流导电的功能。所以,此时漏电流的形成主要靠
的是少数载流子,是少数载流子在起导电作用。反偏时,少数载流子在电源的作用下
能够很容易地反向穿过
PN 结形成漏电流。漏电流只所以很小,是因为少数载流子的
数量太少。很明显,此时漏电流的大小主要取决于少数载流子的数量。如果要想人为
地增加漏电流,只要想办法增加反偏时少数载流子的数量即可。所以,如图
B,如果
能够在
P 区或 N 区人为地增加少数载流子的数量,很自然的漏电流就会人为地增加。
其实,光敏二极管的原理就是如此。光敏二极管与普通光敏二极管一样,它的
PN 结
具有单向导电性。因此,光敏二极管工作时应加上反向电压,如图所示。当无光照时
电路中也有很小的反向饱和漏电流,一般为
1×10-8 —1×10 -9A(称为暗电流),此时
相当于光敏二极管截止
;当有光照射时,PN 结附近受光子的轰击,半导体内被束缚
的价电子吸收光子能量而被击发产生电子
—空穴对,这些载流子的数目,对于多数
载流子影响不大,但对
P 区和 N 区的少数载流子来说,则会使少数载流子的浓度大
大提高,在反向电压作用下,反向饱和漏电流大大增加,形成光电流,该光电流随
入射光强度的变化而相应变化。光电流通过负载
RL 时,在电阻两端将得到随人射光
变化的电压信号。光敏二极管就是这样完成电功能转换的。
光敏二极管工作在
反偏状态,因为光照可
以增加少数载流子的数
量,因而光照就会导致
反向漏电流的改变,人
们就是利用这样的道理
制作出了光敏二极管。既然此时漏电流的增加是人为的,那么漏电流的增加部分也就
很容易能够实现人为地控制。
2、强调一个结论:
讲到这里,一定要重点地说明
PN 结正、反偏时,多数载流子和少数载流子所充
当的角色及其性质。正偏时是多数载流子载流导电,反偏时是少数载流子载流导电。
所以,正偏电流大,反偏电流小,
PN 结显示出单向电性。特别是要重点说明,反偏
时少数载流子反向通过
PN 结是很容易的,甚至比正偏时多数载流子正向通过 PN 结
还要容易。为什么呢
?大家知道 PN 结内部存在有一个因多数载流子相互扩散而产生的
内电场,而内电场的作用方向总是阻碍多数载流子的正向通过,所以,多数载流子
正向通过
PN 结时就需要克服内电场的作用,需要约 0.7 伏的外加电压,这是 PN 结
正向导通的门电压。而反偏时,内电场在电源作用下会被加强也就是
PN 结加厚,少
数载流子反向通过
PN 结时,内电场作用方向和少数载流子通过 PN 结的方向一致,
也就是说此时的内电场对于少数载流子的反向通过不仅不会有阻碍作用,甚至还会
有帮助作用。这就导致了以上我们所说的结论:反偏时少数载流子反向通过
PN 结是
很容易的,甚至比正偏时多数载流子正向通过
PN 结还要容易。这个结论可以很好解
释前面提到的
“问题 2”,也就是教材后续内容要讲到的三极管的饱和状态。三极管在
饱和状态下,集电极电位很低甚至会接近或稍低于基极电位,集电结处于零偏置,
但仍然会有较大的集电结的反向电流
Ic 产生。