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PN結(jié)的形成

如果把一塊本征半導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形成一個特殊的薄層，稱為PN結(jié)。PN結(jié)是構成二極管、三極管及可控硅等許多半導體器件的基礎。

如右圖所示是一塊兩邊摻入不同元素的半導體。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)生了擴散運動。P型區(qū)的空穴向N型區(qū)擴散，因失去空穴而帶負電；而N型區(qū)的電子向P型區(qū)擴散，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電場（稱為內(nèi)電場）。

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

在內(nèi)電場的作用下，電子將從P區(qū)向N區(qū)作漂移運動，空穴則從N區(qū)向P區(qū)作漂移運動。經(jīng)過一段時間后，擴散運動與漂移運動達到一種相對平衡狀態(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)接負極，如右圖所示。由于外加電壓的電場方向和PN結(jié)內(nèi)電場方向相反。在外電場的作用下，內(nèi)電場將會被削弱，使得阻擋層變窄，擴散運動因此增強。這樣多數(shù)載流子將在外電場力的驅(qū)動下源源不斷地通過PN結(jié)，形成較大的擴散電流，稱為正向電流。

由此可見PN結(jié)正向?qū)щ姇r，其電阻是很小的。

如果PN結(jié)加反向電壓，如右圖所示，此時，由于外加電場的方向與內(nèi)電場一致，增強了內(nèi)電場，多數(shù)載流子擴散運動減弱，沒有正向電流通過PN結(jié)，只有少數(shù)載流子的漂移運動形成了反向電流。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。