PN结

   l. PN结的形成
   (1)载流子的扩散运动
   用掺杂工艺在一块完整半导体中，一部分形成P型半导体，另一部分形成N 型半导体。那么，在两种杂质型半导体交界处两侧，P区的空穴（多子）浓度远 大于N区的空穴（少子）浓度，因此，P区的空穴必然向N区运动，并与N区中的 电子复合而消失；同样，N区的电子必然向P区运动，并与P区中的空穴复合而消 失。这种由于浓度差而引起的载流子运动称为扩散运动，如图1-5所示。

   (2) 内电场的建立
   载流子扩散运动的结果，使交界面N区一侧失去电子而留下正离子，P区一 侧失去空穴而留下负离子：这些不能移动的带电离子称为空间电荷，相应地这个 区域称为空间电荷区，并建立起一个电场，其方向由N区指向P区，如图1-5所 示。为了区别由外加电压建立的电场，故把这个电场称为内电场。
   (3) 内电场对载流子运动的作用
   随着载流子扩散运动的进行，空间电荷区加宽，内电场加强，它将阻碍多子 的扩散；同时，内电场又推动P区的少子（电子）向N区、N区的少子（空穴）
向P区运动，这种在电场作用下的载流子运动称为漂移运动，其结果使空间电荷 区变窄，内电场削弱，而这又将导致多子扩散运动的加强：
   (4) PN结的形成
   由以上分析可见，载流子在P区和N区的交界面发生着扩散和漂移两种运 动。当多子扩散与少子漂移达到动态平衡时，空间电荷区的宽度基本上稳定下 来，PN结就形成了，其厚度为数微米。对空间电荷区来说其中多数载流子扩散 到对方复合而耗尽了，故又称为耗尽区。另外，由于PN结内电场阻止多子的继 续扩散，故又称之为阻挡层，还可称为势垒区。
   2. PN结的单向导电性
   (1) 加正向电压（或称正向偏置，简称正偏），即电源正极接P区，负极接 N区。这时外电场的方向与内电场方向相反，PN结的工作过程可简单表示如 下。
外电场削弱内电场—PN结变窄—扩散运动>漂移运动—多子扩散形成较大 的正向电流I—PN结导通。图1-6所示为PN结正向偏置时的电路图。

   (2) 加反向电压（或称反向偏置，简称反偏），即电源正极接N区，负极 接P区。这时外电场的方   向与内电场方向相同，PN结的工作过程可简单表示如 下。
   外电场加强内电场—PN结变宽—漂移运动>扩散运动—少子漂移形成极小 的反向电流I—PN结截止。图1-7所示为PN结反向偏置时的电路图。

   (3) PN结的单向导电性。当PN结外加正向电压（正偏），即P区接高电 位、N区接低电位时，PN呈现低电阻，流过较大的电流（mA级），称为正向 导通，相当于开关闭合。当PN结外加反向电压（反偏），即P区接低电位、N区 接高电位时，PN呈现很大的电阻，流过极小的电流（UA极)，称为反向截止， 相当于开关断开。这就是PN结的单向导电性。
   3. PN结的反向击穿特性
   当PN结的反向电压缯大到一定值时，反向电流隨电压数直的缯加而急剧增大，PN结失去了单相导电特性，这种现象称为PN结反向击穿。PN结的反向击 穿有以下两类。
   (1) 热击穿：不可逆，应避免。
   (2) 电击穿：可逆，又分为雪崩击穿和齐纳击穿。无论发生哪种击穿，若 对其电流不加以限制，都可能造成PN结的永久性损坏。

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