PN結的基礎知識

本身他們的作用都很小，通俗一點(diǎn)講就是中性的，但是當這2種材料結合在一起的時(shí)候，就會(huì )變得神奇，他們的行為方式會(huì )非常的不同，就會(huì )產(chǎn)生“PN 結”的東西。

N型材料與P型材料的結合形成二極管，會(huì )形成PN結，那么是怎么形成的呢？
   
硅摻雜少量銻時(shí)，就是 N 型半導體材料，當硅材料摻雜少量硼時(shí)，會(huì )形成 P 型半導體材料。
   
本身他們的作用都很小，通俗一點(diǎn)講就是中性的，但是當這2種材料結合在一起的時(shí)候，就會(huì )變得神奇，他們的行為方式會(huì )非常的不同，就會(huì )產(chǎn)生“PN 結”的東西。
   
當他們結合在一起的時(shí)候，就會(huì )產(chǎn)生很大密度階梯，就是施主雜質(zhì)原子的一些自由電子開(kāi)始遷移穿過(guò)這個(gè)新形成的結以填充產(chǎn)生負離子的 P 型材料中的空穴。
   
這個(gè)時(shí)候電子已經(jīng)從N 型硅穿過(guò) PN 結移動(dòng)到 P 型硅，在負側留下有帶正電的供體離子，在受體雜質(zhì)的空穴遷移穿過(guò)結在相反方向進(jìn)入有大量自由電子的區域。
   
當沿結的 P 型電荷密度被帶著(zhù)負電的 NA 填充，沿結的 N 型電荷密度變?yōu)檎姾?，這個(gè)過(guò)程來(lái)回繼續的時(shí)候，當穿過(guò)結的電子數量更多的電荷排斥并阻止任何更多的電荷流子穿過(guò)結，終，當施主原子排斥空穴而受體原子排斥電子時(shí)，將出現平衡狀態(tài)（電中性情況），在結區域周?chē)a(chǎn)生“勢壘”區域。
由于沒(méi)有自由載流子可以停留在存在勢壘的位置，因此與遠離結的 N 型和 P 型材料相比，結兩側的區域現在完全耗盡了任何更多的自由載流子。PN 結周?chē)倪@個(gè)區域現在稱(chēng)為耗盡層。

總之，PN 結每一側的總電荷必須相等且方向相反，才能保持中性電荷狀態(tài)，就是說(shuō)2者的關(guān)系為   Dp*N A  = Dn*N D。
現在來(lái)說(shuō)說(shuō)耗盡層的距離

由于N型材料失去了電子，P型失去了空穴，N型材料相對于P型變成了正極。然后，結兩側存在的雜質(zhì)離子會(huì )導致在該區域建立電場(chǎng)，N 側相對于 P 側處于正電壓。
   
現在的問(wèn)題是，自由電荷需要一些額外的能量來(lái)克服現在存在的障礙，使其能夠穿過(guò)耗盡區結。
   
擴散過(guò)程產(chǎn)生的電場(chǎng)在結點(diǎn)上產(chǎn)生了一個(gè)“內置電位差”，其開(kāi)路（零偏置）電位為：
PN結電位

其中：E o是零偏置結電壓，V T是室溫下 26mV 的熱電壓，N D和N A是雜質(zhì)濃度，n i是本征濃度。
   
在通常的情況下，硅耗盡層兩端的電壓約為 0.6 – 0.7 伏，鍺約為 0.3 – 0.35 伏。即使設備沒(méi)有連接到任何外部電源，這種勢壘也將始終存在。
   
那么在PN結的理論中，可以通過(guò)將不同摻雜的半導體材料連接或擴散在一起來(lái)制作 PN 結，以生產(chǎn)稱(chēng)為二極管的電子設備，該二極管可用作整流器的基本半導體結構，所有類(lèi)型晶體管、LED、太陽(yáng)能電池和更多此類(lèi)固態(tài)設備。