1. PN結的形成

　　在一塊本征半導體在兩側通過擴散不同的雜質,分別形成N型半導體和P型半導體。此時將在N型半導體和P型半導體的結合面上形成如下物理過程:

　　 擴散到對方的載流子在P區和N區的交界處附近被相互中和掉，使P區一側因失去空穴而留下不能移動的負離子，N區一側因失去電子而留下不能移動的正離子。這樣在兩種半導體交界處逐漸形成由正、負離子組成的空間電荷區（耗盡層）。由于P區一側帶負電，N區一側帶正電，所以出現了方向由N區指向P區的內電場

PN結的形成

　　當擴散和漂移運動達到平衡后，空間電荷區的寬度和內電場電位就相對穩定下來。此時，有多少個多子擴散到對方，就有多少個少子從對方飄移過來，二者產生的電流大小相等，方向相反。因此，在相對平衡時，流過PN結的電流為0。

　　對于P型半導體和N型半導體結合面，離子薄層形成的空間電荷區稱為PN結。在空間電荷區，由于缺少多子，所以也稱耗盡層。由于耗盡層的存在，PN結的電阻很大。

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　　PN結的形成過程中的兩種運動：多數載流子擴散少數載流子飄移

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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　PN結的形成過程（動畫）　　　　　　　　　　　　　

2. PN結的單向導電性

　　PN結具有單向導電性，若外加電壓使電流從P區流到N區， PN結呈低阻性，所以電流大；反之是高阻性，電流小。
　　 如果外加電壓使PN結中：
　　 P區的電位高于N區的電位，稱為加正向電壓，簡稱正偏；
　　 P區的電位低于N區的電位，稱為加反向電壓，簡稱反偏。

(1) PN結加正向電壓時的導電情況

　　PN結加正向電壓時的導電情況如圖所示。外加的正向電壓有一部分降落在PN結區，方向與PN結內電場方向相反，削弱了內電場。于是,內電場對多子擴散運動的阻礙減弱，擴散電流加大。擴散電流遠大于漂移電流，可忽略漂移電流的影響，PN結呈現低阻性。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　PN結加正向電壓時的導電情況　　　　　

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(2) PN結加反向電壓時的導電情況

　　外加的反向電壓有一部分降落在PN結區，方向與PN結內電場方向相同，加強了內電場。內電場對多子擴散運動的阻礙增強，擴散電流大大減小。此時PN結區的少子在內電場的作用下形成的漂移電流大于擴散電流，可忽略擴散電流，PN結呈現高阻性。

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　　在一定的溫度條件下，由本征激發決定的少子濃度是一定的，故少子形成的漂移電流是恒定的，基本上與所加反向電壓的大小無關，這個電流也稱為反向飽和電流。

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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　PN結加反向電壓時的導電情況（動畫）

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（3） PN結的伏安特性

　　PN結加正向電壓時，呈現低電阻，具有較大的正向擴散電流；PN結加反向電壓時，呈現高電阻，具有很小的反向漂移電流。由此可以得出結論：PN結具有單向導電性。

3. PN結方程

　　根據理論分析，PN結兩端的電壓V與流過PN結的電流I之間的關系為：

　　其中：IS為PN結的反向飽和電流；VT稱為溫度電壓當量，在溫度為300K(27°C)時， VT約為26mV；

　　所以上式常寫為：

　　PN結正偏時，如果V> VT 幾倍以上，上式可改寫為：

　　即I隨V按指數規律變化。

　　PN結反偏時，如果V > VT幾倍以上，上式可改寫為：
其中負號表示為反向。

4. PN結的擊穿特性

　　如圖所示，當加在PN結上的反向電壓增加到一定數值時，反向電流突然急劇增大，PN結產生電擊穿—這就是PN結的擊穿特性。發生擊穿時的反偏電壓稱為PN結的反向擊穿電壓VBR。

　　PN結的電擊穿是可逆擊穿，及時把偏壓調低，PN結即恢復原來特性。電擊穿特點可加以利用（如穩壓管）。熱擊穿就是燒毀，是不可逆擊穿。使用時盡量避免。

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　　PN結被擊穿后，PN結上的壓降高，電流大，功率大。當PN結上的功耗使PN結發熱，并超過它的耗散功率時，PN結將發生熱擊穿。這時PN結的電流和溫度之間出現惡性循環，最終將導致PN結燒毀。

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5 . PN結的電容效應

　　PN結除了具有單向導電性外，還有一定的電容效應。按產生電容的原因可分為：

(1) 勢壘電容CB

　　勢壘電容是由空間電荷區的離子薄層形成的。當外加電壓使PN結上壓降發生變化時，離子薄層的厚度也相應地隨之改變，這相當PN結中存儲的電荷量也隨之變化，猶如電容的充放電。勢壘電容的示意圖如下圖。

(2) 擴散電容CD

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　　擴散電容是由多子擴散后，在PN結的另一側面積累而形成的。因PN結正偏時，由N區擴散到P區的電子，與外電源提供的空穴相復合，形成正向電流。剛擴散過來的電子就堆積在 P 區內緊靠PN結的附近，形成一定的多子濃度梯度分布曲線。反之，由P區擴散到N區的空穴，在N區內也形成類似的濃度梯度分布曲線。擴散電容的示意圖如圖所示。

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　　當外加正向電壓不同時，擴散電流即外電路電流的大小也就不同。所以PN結兩側堆積的多子的濃度梯度分布也不同，這就相當電容的充放電過程。勢壘電容和擴散電容均是非線性電容。PN結在反偏時主要考慮勢壘電容。PN結在正偏時主要考慮擴散電容。