pn結(jié)

采用不同的摻雜工藝，通過(guò)擴(kuò)散作用，將P型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)體制作在同一塊半導(dǎo)體（通常是硅或鍺）基片上，在它們的交界面就形成空間電荷區(qū)稱為PN結(jié)（英語(yǔ)：PN junction）。PN結(jié)具有單向?qū)щ娦裕?a target="_blank">電子技術(shù)中許多器件所利用的特性，例如半導(dǎo)體二極管、雙極性晶體管的物質(zhì)基礎(chǔ)。

PN結(jié)原理

PN結(jié)的形成其實(shí)就是在一塊完整的硅片上，用不同的摻雜工藝使其一邊形成N型半導(dǎo)體，另一邊形成P型半導(dǎo)體，那么在兩種半導(dǎo)體的交界面附近就形成了PN結(jié)。

在形成PN結(jié)之后，由于N型半導(dǎo)體區(qū)內(nèi)的電子數(shù)量多于空穴數(shù)量，而P型半導(dǎo)體區(qū)內(nèi)的空穴數(shù)量多于電子數(shù)量，所以在它們的交界處就出現(xiàn)了電子和空穴的濃度差。這樣，電子和空穴都要從濃度高的地方向濃度低的地方擴(kuò)散。此時(shí)將在N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體的結(jié)合面上形成如下物理過(guò)程如下：

最后，多子的擴(kuò)散和少子的漂移達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。在P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體的結(jié)合面兩側(cè)，留下離子薄層，這個(gè)離子薄層形成的空間電荷區(qū)稱為PN結(jié)。PN結(jié)的內(nèi)電場(chǎng)方向由N區(qū)指向P區(qū)。在空間電荷區(qū)，由于缺少多子，所以也稱耗盡層。

pn結(jié)工作原理

如果將PN結(jié)加正向電壓，即P區(qū)接正極，N區(qū)接負(fù)極，如右圖所示。由于外加電壓的電場(chǎng)方向和PN結(jié)內(nèi)電場(chǎng)方向相反。在外電場(chǎng)的作用下，內(nèi)電場(chǎng)將會(huì)被削弱，使得阻擋層變窄，擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)因此增強(qiáng)。這樣多數(shù)載流子將在外電場(chǎng)力的驅(qū)動(dòng)下源源不斷地通過(guò)PN結(jié)，形成較大的擴(kuò)散電流，稱為正向電流。

由此可見(jiàn)PN結(jié)正向?qū)щ姇r(shí)，其電阻是很小的。加反向電壓時(shí)PN結(jié)變寬，反向電流很小；如果PN結(jié)加反向電壓，如下圖所示：

此時(shí)，由于外加電場(chǎng)的方向與內(nèi)電場(chǎng)一致，增強(qiáng)了內(nèi)電場(chǎng)，多數(shù)載流子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)減弱，沒(méi)有正向電流通過(guò)PN結(jié)，只有少數(shù)載流子的漂移運(yùn)動(dòng)形成了反向電流。由于少數(shù)載流子為數(shù)很少，故反向電流是很微弱的。

因此，PN結(jié)在反向電壓下，其電阻是很大的。

由以上分析可以得知：

PN結(jié)通過(guò)正向電壓時(shí)可以導(dǎo)電，常稱為導(dǎo)通；而加反向電壓時(shí)不導(dǎo)電，常稱為截止。這說(shuō)明：PN結(jié)具有單向?qū)щ娦浴?/p>