2-3.电导率调制

在前几节中，我们讨论了pn结和金属半导体结。pn结为双极结，因为电子和空穴都充当电荷载流子，而金属半导体结为单极结（也称为单极结），因为电子或空穴充当电荷载流子。

图2-5：V<sub>F</sub>情况下的pn结正向偏置
图2-5：VF情况下的pn结正向偏置
图2-6： V<sub>F</sub>情况下的金属半导体结正向偏置
图2-6： VF情况下的金属半导体结正向偏置

为产生pn结，使用扩散、外延生长或离子注入工艺，用硼（B）或其它p型掺杂剂，对轻掺杂的n型（或p型）半导体衬底进行重掺杂。因此，轻掺杂的n型（或p型）衬底充当串联电阻器。请注意，pn结的电导率调制会导致其串联电阻降低。
典型的pn结二极管由轻掺杂n（n–）区域两侧的重掺杂p型（p+）区域和n型（n+）区域组成。具有极轻掺杂n–区域的二极管称为PIN二极管。典型的pn结二极管具有类似于PIN二极管的结构，尽管pn结二极管的I层掺杂更重。

图2-7：无偏pn结二极管
图2-7：无偏pn结二极管

来自电源的电子通过n+区域流入n–区域。为保持电中性，空穴从p+区域注入到n–区域。这些电子和空穴再结合并最终消失。载流子寿命是指这种再结合所需的平均时间。由于在此期间n–区域中同时存在电子和空穴，因此其呈现低电阻，就好像它是重掺杂区域一样。

图2-8：施加正向偏置后的pn结二极管
图2-8：施加正向偏置后的pn结二极管
图2-9：稳态的正向偏置pn结二极管
图2-9：稳态的正向偏置pn结二极管

载流子寿命越长，电导率调制效应越强，但会增加反向恢复时间（即二极管停止导电所需的时间）。东芝提供一种反向恢复时间缩短（即载流子寿命缩短）的二极管，称为快速恢复二极管（FRD）。与典型pn结二极管相比，FRD的正向电压与正向电流曲线（即，正向电阻更高）更平滑，具体如图2-10所示。

图2-10：pn结二极管与载流子寿命短的FRD
图2-10：pn结二极管与载流子寿命短的FRD

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