PN结的形成和单向导电性详解

首先了解一个概念：半导体

半导体分为本征半导体和杂质半导体

本征半导体：化学成分纯净的半导体晶体

杂质半导体：在本征半导体中掺入某些微量杂质元素后的半导体

结构特点 ：半导体中具有共价键，使原子规则排序，形成晶体

本征半导体

硅原子与锗原子，它们最外层的电子都是四个

半导体硅和锗的最外层有四个电子，为处于稳定状态，每个原子的价电子都要和相邻原子的价电子配对，形成共价键。但共价键中的电子没有结合的那样紧密，由于能量激发，一些电子会成为自由电子。同时，某处共价键失去一个电子形成空穴。自由电子和空穴总是成对出现。

这里面有几个概念大家要记住

1. 载流子：运载电荷的粒子，如自由电子和空穴，统称为载流子。本征半导体中有两种载流子：自由电子和空穴，它们是成对出现的。
2. 电子流和空穴流：在外电场的作用下，自由电子和空穴的定向运动产生电流，分别称为电子流和空穴流

电子流：自由电子做定向运动形成；方向与外电场方向相反；自由电子始终在导带内运动。

空穴流：价电子递补空穴形成；方向与外电场方向相同。

在本征半导体两端加电压，自由电子向正向移动，形成电子电流；空穴向负极移动，形成空穴电流。但由于两种载流子数量很少，所以本征半导体的导电性很弱。

注意 ：本征半导体在热力学零度（0K）和没有外界能量激发下，晶体内无自由电子，不导电。

杂质半导体：

N型半导体、P型半导体

在本征半导体中掺入某些微量元素的半导体叫做本征半导体。

N型半导体——掺入五价杂质元素（如磷）的半导体，自由电子浓度大大增加，也称为（电子半导体）。

P型半导体——掺入三价杂质元素（如硼）的半导体，空穴浓度大大增加的杂质半导体，也称为（空穴半导体）。

N型半导体

在N型半导体中自由电子是多数载流子，它主要由杂质原子提供；空穴是少数载流子, 由热激发形成。提供自由电子的五价杂质原子因带正电荷而成为正离子，因此五价杂质原子也称为施主杂质。

P型半导体

在P型半导体中空穴是多数载流子，它主要由掺杂形成；自由电子是少数载流子， 由热激发形成。空穴很容易俘获电子，使杂质原子成为负离子。三价杂质 因而也称为受主杂质。

PN结的形成：

在同一片半导体基片上，分别制造P型半导体N型半导体，经过载流子的扩散，在它们的交界面处就形成了PN结。在空间电荷区，由于缺少多子，所以也称耗尽层。

P型半导体和N型半导体结合因为浓度差，多子的扩散运动，由杂质离子形成空间电荷区形成内电场，内电场促使少子漂移同时阻止多子扩散。最后多子的扩散和少子的漂移达到动态平衡。

PN结具有单向导电性

当外加电压使PN结中P区的电位高于N区的电位，称为加正向电压，简称正偏；反之称为加反向电压，简称反偏。

PN结加正向电压时 ：

•低电阻

• 大的正向扩散电流

PN结加反*向电压时 ：

• 高电阻

• 很小的反向漂移电流

PN结的反向击穿：

当PN结的反向电压增加到一定数值时，反向电流突然快速增加，此现象称为PN结的反向击穿。

反向击穿有可逆和不可逆