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PN結(jié)的形成

如果把一塊本征半導(dǎo)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(huì)形成一個(gè)特殊的薄層，稱(chēng)為PN結(jié)。PN結(jié)是構(gòu)成二極管、三極管及可控硅等許多半導(dǎo)體器件的基礎(chǔ)。

如右圖所示是一塊兩邊摻入不同元素的半導(dǎo)體。由于P型區(qū)和N型區(qū)兩邊的載流子性質(zhì)及濃度均不相同，P型區(qū)的空穴濃度大，而N型區(qū)的電子濃度大，于是在交界面處產(chǎn)生了擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。P型區(qū)的空穴向N型區(qū)擴(kuò)散，因失去空穴而帶負(fù)電；而N型區(qū)的電子向P型區(qū)擴(kuò)散，因失去電子而帶正電，這樣在P區(qū)和N區(qū)的交界處形成了一個(gè)電場(chǎng)（稱(chēng)為內(nèi)電場(chǎng)）。

PN結(jié)內(nèi)電場(chǎng)的方向由N區(qū)指向P區(qū)，如右圖所示。

在內(nèi)電場(chǎng)的作用下，電子將從P區(qū)向N區(qū)作漂移運(yùn)動(dòng)，空穴則從N區(qū)向P區(qū)作漂移運(yùn)動(dòng)。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)與漂移運(yùn)動(dòng)達(dá)到一種相對(duì)平衡狀態(tài)，在交界處形成了一定厚度的空間電荷區(qū)叫做PN結(jié)，也叫阻擋層，勢(shì)壘。

PN結(jié)的工作原理

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(chēng)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。

如果PN結(jié)加反向電壓，如右圖所示，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。