什么是PN結及半導體基礎知識

如果沒有外電場的作用，不論N型或P型半導體，它們的載流子運動是無規則的，因此，不會形成電流

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我們知道，P型半導體內空穴是多數載流子，即空穴的濃度大；而N型半導體內電子是多數載流予，電子的濃度大。二者接觸之后，由于在P型區和N型區內電子濃度不同，N型區的電子多，就向P型區擴散，擴散的結果如圖1—4(b)所示。N型區薄層I中部分電子擴散到P型區去，薄層I便因失去電于而帶正電。另一方面，P型區的空穴多，也會向空穴濃度小的N型區擴散，結果一部分空穴從薄層I向P(型區擴散，使薄層Ⅱ帶負電。

電于和空穴的擴散是同時進行的，總的結果，P型區薄層Ⅱ流走了空災，流進了電子，所以帶負電，而N型區的薄層I流走了電子，流進了空穴，因而帶正電，而且隨著擴散現象的繼續進行，薄層逐漸變厚，所帶的電量也逐漸增加。不過，這種擴散現象不會無休止的進行下去；當擴散進行到一定程度后，薄層Ⅱ帶了很多負電，從N型區向P型區擴散的電子總數因電子受到它的排斥不再繼續增加；同樣道理，從P型區向N型區擴散的空災總數也不再增加。于是擴散似乎不再繼續，而達到所謂“動態平衡狀態”。這時P—N結也就形成了。

所謂P—N結，就是指薄層I和Ⅱ所構成的帶電結構。因為它能阻止電子和空穴的繼續擴散，所以也叫阻擋層。它們之間的電位差一般稱勢壘或位壘。

若反過來，把P型區接電池負極，而N型區接正極，這時我們會發現：把電壓增高到幾十伏，電流的指示只有幾個或幾十個微安，此時P—N結的電阻很大，反向電流很快就達到飽和不再增加了。這說明電流只能沿著一個方向流過P—N結，這個現象就叫做單向導電。

單向導電現象可以這樣來解釋；因為在P型區接電池正極而N型區接負極時，外加電壓的方向剛好和P—N結勢壘電壓的方向相反，使薄層Ⅱ帶的負電量和薄層I帶的正電量減少，因此削弱了P—N結的勢壘，于是在正電壓的作用下，電子和空穴的擴散又可進行，N型區的電子不斷跑到P型區，P型區的空穴也不斷跑到N型區，正向電流也就產生了。而且，正向電壓加得越高，P—N結勢壘削弱得越厲害，擴散也就越容易進行，正向電流也就越大。

當P—N結和電池反向連接時，外加電壓起著增強P—N結勢壘的作用，使薄層Ⅱ帶的負電荷和薄層I帶的正電荷增加，擴散更無法進行。這時只有P型區的少數教流子一電子和N型區的少數我流子一空穴，受外加電壓作用形成微弱的反向電流。而少數栽流子的數目不多，所以在反向電壓只有零點幾伏時，反向電流就達到飽和了。

P—N結還有一個十分重耍的特性，即所謂反向擊穿電壓。當所加反向電壓大到一定數值時，P—N結電阻會突然變得很小，反向電流會驟然增大，而且是無限地增大。這種現象叫P—N結的反向擊穿。開始擊穿時的電壓數值叫反向擊穿電壓。它直接限制了P—N結用做整流和檢波時的工作電壓。

總之，一個簡單的P—N結具有單向導電的特性，半導體收音機正是利用這一特性來進行整流和檢波的。半導體二極管就是根據這一原理制成的。