PN結(jié)的形成 PN結(jié)的導(dǎo)電特性

（一）本征半導(dǎo)體與摻雜半導(dǎo)體

本征半導(dǎo)體即純凈半導(dǎo)體。

純半導(dǎo)體的電阻既不是零，也不是無窮大，故用半導(dǎo)體制作的所有元件和器件通電都會發(fā)熱，這也是CPU等電子器件發(fā)熱的原因。

純半導(dǎo)體受到光照、或環(huán)境溫度較高、或外加電壓不同時(shí)，電阻不同，故不能當(dāng)做恒定電阻使用。

之所以純半導(dǎo)體電阻不恒定，是因?yàn)槠鋬?nèi)部存在本征激發(fā)現(xiàn)象。本征激發(fā)成對產(chǎn)生自由電子和空穴。當(dāng)外加電壓時(shí)，自由電子和空穴均可移動，從而形成電流。

溫度越高，光照越強(qiáng)，自由電子和空穴就越多，在同樣的外加電壓下，電流就越大，即電阻越小。

使用半導(dǎo)體制作的器件都要考慮散熱條件，否則半導(dǎo)體器件通電發(fā)熱。而溫度越高，本征激發(fā)越強(qiáng)，電流更大，形成惡性循環(huán)，最終燒壞器件。

當(dāng)純凈半導(dǎo)體中分別摻入三價(jià)和五價(jià)元素時(shí)，形成P型摻雜半導(dǎo)體和N型摻雜半導(dǎo)體。其中P型半導(dǎo)體中帶正電的空穴數(shù)量遠(yuǎn)多于帶負(fù)電的自由電子，而N型半導(dǎo)體中自由電子數(shù)目遠(yuǎn)多于空穴數(shù)量。

P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體與純凈半導(dǎo)體相比，在同樣的外加電壓下，電流更大，即電阻更小，稱為大大提高了導(dǎo)電能力。

單純摻雜形成的P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體，雖然提高了導(dǎo)電能力，但用處并不大。

（二）PN結(jié)

當(dāng)在同一塊半導(dǎo)體基片的不同區(qū)域上分別摻入三價(jià)和五價(jià)元素分別形成P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體時(shí)，在其交界處形成一個(gè)特殊的區(qū)域，這個(gè)區(qū)域中并無可以移動形成電流的自由電子和空穴，而只有不能移動的正負(fù)離子，從而形成內(nèi)電場。

這個(gè)內(nèi)電場的形式是由于兩側(cè)的濃度差造成多子的擴(kuò)散（實(shí)際上是異性相吸），從而在交界處復(fù)合，成對消失，使得交界處沒有可移動的載流子，只有不能移動的雜質(zhì)離子。

內(nèi)電場形成后在同性相斥異性相吸的作用下，這個(gè)內(nèi)電場在阻礙多子擴(kuò)散的同時(shí)，也吸引對方的少子向己方漂移。少子的漂移運(yùn)動與多子的擴(kuò)散運(yùn)動方向相反，使得內(nèi)電場寬度固定。

內(nèi)電場也可稱為空間電荷區(qū)，阻擋層、耗盡層，但更多的是稱為PN結(jié)。

（三）PN結(jié)的導(dǎo)電特性

1、 當(dāng)PN結(jié)外加正向電壓，即P區(qū)接外電場的+極性端，N區(qū)接外電場的-極性端時(shí)，外電壓推動多子向?qū)Ψ揭苿?，PN結(jié)將變窄。外電壓越大，PN結(jié)越窄。若PN結(jié)沒有消失則沒有電荷能穿越PN結(jié)，從而沒有電流。

當(dāng)PN結(jié)外加正向電壓足夠高時(shí)，PN結(jié)消失，兩側(cè)的電荷在交界處不斷復(fù)合，而外電壓源源不斷地提供正負(fù)電荷，從而形成電流，此種狀態(tài)稱為PN結(jié)導(dǎo)通。

2、當(dāng)PN結(jié)外加反向電壓時(shí)，即P區(qū)接外電場的-極性端，而N區(qū)接外電場的+極性端，外電場吸引多子向外移動，PN結(jié)變寬，內(nèi)電場增強(qiáng)。

增強(qiáng)的內(nèi)電場將吸引更多的少子漂移過PN結(jié)，形成少子電流。但因?yàn)樯僮咏^對數(shù)量極小，故此電流約為0A，故簡稱為PN結(jié)反偏時(shí)處于截止?fàn)顟B(tài)。截止相當(dāng)于開路，電流為零。

需要強(qiáng)調(diào)的是，由于少子完全來自于本征激發(fā)，故溫度升高則電流變大。用鍺（Ge）制作的PN結(jié)反偏時(shí)隨溫度而增大的電流遠(yuǎn)大于用硅（Si）制作的PN結(jié)反偏時(shí)隨溫度而增大的電流，故用硅制作的半導(dǎo)體器件更多。

PN結(jié)外加正向電壓導(dǎo)通，有大電流，而外加反向電壓時(shí)截止，電流為零。這一特性稱為單向?qū)щ娞匦浴?/p>