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PN結的形成

如果把一塊本征半導體的兩邊摻入不同的元素，使一邊為P型，另一邊為N型，則在兩部分的接觸面就會形成一個特殊的薄層，稱為PN結。PN結是構成二極管、三極管及可控硅等許多半導體器件的基礎。

如右圖所示是一塊兩邊摻入不同元素的半(ban)導體。由于P型(xing)區(qu)(qu)(qu)和N型(xing)區(qu)(qu)(qu)兩邊的載流(liu)子性質及濃(nong)度均不相同，P型(xing)區(qu)(qu)(qu)的空(kong)穴濃(nong)度大，而(er)(er)N型(xing)區(qu)(qu)(qu)的電(dian)(dian)子濃(nong)度大，于是在交(jiao)界(jie)面(mian)處產生了擴散(san)運動。P型(xing)區(qu)(qu)(qu)的空(kong)穴向N型(xing)區(qu)(qu)(qu)擴散(san)，因失去空(kong)穴而(er)(er)帶負電(dian)(dian)；而(er)(er)N型(xing)區(qu)(qu)(qu)的電(dian)(dian)子向P型(xing)區(qu)(qu)(qu)擴散(san)，因失去電(dian)(dian)子而(er)(er)帶正電(dian)(dian)，這樣在P區(qu)(qu)(qu)和N區(qu)(qu)(qu)的交(jiao)界(jie)處形成了一個電(dian)(dian)場（稱為內(nei)電(dian)(dian)場）。

PN結內電(dian)場的方(fang)向由(you)N區指向P區，如右圖所示。

在(zai)內電場的作(zuo)用下，電子將(jiang)從P區(qu)向(xiang)N區(qu)作(zuo)漂移(yi)運(yun)動，空穴(xue)則從N區(qu)向(xiang)P區(qu)作(zuo)漂移(yi)運(yun)動。經過一段時間后，擴散運(yun)動與漂移(yi)運(yun)動達到(dao)一種相對(dui)平衡(heng)狀態，在(zai)交界處形(xing)成了一定厚度(du)的空間電荷區(qu)叫(jiao)做PN結，也叫(jiao)阻擋層(ceng)，勢壘(lei)。

PN結的工作原理

如(ru)果將PN結(jie)加正(zheng)向電(dian)(dian)(dian)壓，即(ji)P區接正(zheng)極(ji)，N區接負極(ji)，如(ru)右圖所(suo)示(shi)。由于外(wai)(wai)加電(dian)(dian)(dian)壓的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)場(chang)方(fang)向和PN結(jie)內(nei)電(dian)(dian)(dian)場(chang)方(fang)向相(xiang)反。在(zai)外(wai)(wai)電(dian)(dian)(dian)場(chang)的(de)(de)作用下，內(nei)電(dian)(dian)(dian)場(chang)將會被削弱，使(shi)得阻擋層變窄，擴(kuo)散(san)運動因此增強(qiang)。這樣多數載流子將在(zai)外(wai)(wai)電(dian)(dian)(dian)場(chang)力的(de)(de)驅動下源源不斷(duan)地通(tong)過PN結(jie)，形(xing)成較(jiao)大的(de)(de)擴(kuo)散(san)電(dian)(dian)(dian)流，稱為正(zheng)向電(dian)(dian)(dian)流。

由此可見PN結正向導電時，其電阻是很小的。

如(ru)果PN結(jie)加(jia)反向(xiang)(xiang)(xiang)電壓，如(ru)右圖所示，此(ci)時，由(you)于外加(jia)電場(chang)的方向(xiang)(xiang)(xiang)與內(nei)電場(chang)一致，增強了內(nei)電場(chang)，多數(shu)載(zai)流子(zi)(zi)擴散運動減弱，沒有正向(xiang)(xiang)(xiang)電流通過(guo)PN結(jie)，只有少數(shu)載(zai)流子(zi)(zi)的漂移運動形成了反向(xiang)(xiang)(xiang)電流。由(you)于少數(shu)載(zai)流子(zi)(zi)為數(shu)很(hen)少，故反向(xiang)(xiang)(xiang)電流是很(hen)微弱的。

因此，PN結在反向電壓下，其電阻是很大的。