二極管的PN結(jié)介紹

純凈半導(dǎo)體中摻入微量的雜質(zhì)元素，形成的半導(dǎo)體稱為雜質(zhì)半導(dǎo)體。半導(dǎo)體根據(jù)摻入的雜質(zhì)元素的不同，可以分為P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體。二極管有PN結(jié)，采用不同的摻雜工藝，通過(guò)擴(kuò)散作用，將P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體制作在同一塊半導(dǎo)體基片上，在它們的交界處形成空間電荷區(qū)稱之為PN結(jié)，PN結(jié)具有單向?qū)щ娦浴?/p>本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/201807/383925.htm

PN結(jié)形成

當(dāng)把P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體制作在一起時(shí)，在它們的交界面處，由于兩種半導(dǎo)體多數(shù)載流子的濃度差很大，因此P區(qū)的空穴會(huì)向N區(qū)擴(kuò)散，同時(shí)，N區(qū)的自由電子也會(huì)向P區(qū)擴(kuò)散，如圖1所示。圖中 虛線箭頭表示P區(qū)中空穴的移動(dòng)方向，實(shí)線箭頭表示N區(qū)中自由電子的移動(dòng)方向。

圖1 P區(qū)與N區(qū)中多數(shù)載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)

擴(kuò)散到P區(qū)的自由電子遇到空穴會(huì)復(fù)合，擴(kuò)散到N區(qū)的空穴與自由電子也會(huì)復(fù)合，所以在交界面處多子的濃度會(huì)下降，P區(qū)出現(xiàn)負(fù)離子區(qū)，N區(qū)出現(xiàn)正離子區(qū)，稱為空間電荷區(qū)。出現(xiàn)空間電荷區(qū)以后， 由于正負(fù)電荷之間的相互作用，在空間電荷區(qū)會(huì)形成一個(gè)電場(chǎng)，電場(chǎng)方向由帶正電的N區(qū)指向帶負(fù)電的P區(qū)。由于這個(gè)電場(chǎng)是由載流子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)(即內(nèi)部運(yùn)動(dòng))形成的，而不是外加電壓形成的，故稱為內(nèi)電場(chǎng)。隨著擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的進(jìn)行，空間電荷區(qū)會(huì)加寬，內(nèi)電場(chǎng)增強(qiáng)，其方向正好阻止了P區(qū)中的多子空穴和N區(qū)中的多子自由電子的擴(kuò)散。

在內(nèi)電場(chǎng)電場(chǎng)力的作用下，P區(qū)的少子自由電子會(huì)向N區(qū)漂移，N區(qū)的少子空穴也會(huì)向P區(qū)漂移。漂移運(yùn)動(dòng)的方向正好與擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的方向相反。從N區(qū)漂移到P區(qū)的空穴補(bǔ)充了原來(lái)交界面上P區(qū)失去的空穴， 而從P區(qū)漂移到N區(qū)的自由電子補(bǔ)充了原來(lái)交界面上N區(qū)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(yùn)動(dòng)的作用是使空間 電荷區(qū)變窄，與擴(kuò)散運(yùn)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(kuò)散運(yùn)動(dòng)的多子數(shù)目與參與漂移運(yùn)動(dòng)的少子數(shù)目相等時(shí)，達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，這是交界面兩側(cè)形成的一定厚度的空間電荷區(qū)，稱為PN結(jié)。這個(gè)空間電荷區(qū)阻礙多子的擴(kuò)散，因此也稱阻擋層;又由于其中幾乎沒(méi)有載流子，因此又稱耗盡層。PN結(jié)如圖2所示。