二極管的PN結介紹

純凈半導體中摻入微量的雜質(zhì)元素，形成的半導體稱(chēng)為雜質(zhì)半導體。半導體根據摻入的雜質(zhì)元素的不同，可以分為P型半導體和N型半導體。二極管有PN結，采用不同的摻雜工藝，通過(guò)擴散作用，將P型半導體和N型半導體制作在同一塊半導體基片上，在它們的交界處形成空間電荷區稱(chēng)之為PN結，PN結具有單向導電性。

PN結形成

當把P型半導體和N型半導體制作在一起時(shí)，在它們的交界面處，由于兩種半導體多數載流子的濃度差很大，因此P區的空穴會(huì )向N區擴散，同時(shí)，N區的自由電子也會(huì )向P區擴散，如圖1所示。圖中 虛線(xiàn)箭頭表示P區中空穴的移動(dòng)方向，實(shí)線(xiàn)箭頭表示N區中自由電子的移動(dòng)方向。

圖1 P區與N區中多數載流子的擴散運動(dòng)

擴散到P區的自由電子遇到空穴會(huì )復合，擴散到N區的空穴與自由電子也會(huì )復合，所以在交界面處多子的濃度會(huì )下降，P區出現負離子區，N區出現正離子區，稱(chēng)為空間電荷區。出現空間電荷區以后， 由于正負電荷之間的相互作用，在空間電荷區會(huì )形成一個(gè)電場(chǎng)，電場(chǎng)方向由帶正電的N區指向帶負電的P區。由于這個(gè)電場(chǎng)是由載流子擴散運動(dòng)(即內部運動(dòng))形成的，而不是外加電壓形成的，故稱(chēng)為內電場(chǎng)。隨著(zhù)擴散運動(dòng)的進(jìn)行，空間電荷區會(huì )加寬，內電場(chǎng)增強，其方向正好阻止了P區中的多子空穴和N區中的多子自由電子的擴散。

在內電場(chǎng)電場(chǎng)力的作用下，P區的少子自由電子會(huì )向N區漂移，N區的少子空穴也會(huì )向P區漂移。漂移運動(dòng)的方向正好與擴散運動(dòng)的方向相反。從N區漂移到P區的空穴補充了原來(lái)交界面上P區失去的空穴， 而從P區漂移到N區的自由電子補充了原來(lái)交界面上N區所失去的自由電子，這就使得空間電荷變少。由此可見(jiàn)，漂移運動(dòng)的作用是使空間 電荷區變窄，與擴散運動(dòng)的作用正好相反。在無(wú)外加電場(chǎng)和其他激發(fā)作用下，參與擴散運動(dòng)的多子數目與參與漂移運動(dòng)的少子數目相等時(shí)，達到動(dòng)態(tài)平衡，這是交界面兩側形成的一定厚度的空間電荷區，稱(chēng)為PN結。這個(gè)空間電荷區阻礙多子的擴散，因此也稱(chēng)阻擋層;又由于其中幾乎沒(méi)有載流子，因此又稱(chēng)耗盡層。PN結如圖2所示。