PN结的基本结构

半导体器件有四种基本结构，而PN结无疑是最常见，也是最重要的结构。

PN结的基本结构

PN结由P型半导体和N型半导体组成，为方便起见，考虑理想的均匀掺杂，并且P区和N区的交界处杂质浓度突变。考虑完全电离的情况，P区多子为空穴，N区多子为电子，空穴和电子浓度就等于掺杂浓度，这时候对于P区和N区都是电中性的。

在交界面处，电子和空穴就有一个很大的浓度梯度，由于两边载流子浓度不同，N区电子会向P区扩散，P区空穴会向N区扩散，电子和空穴的扩散破坏了N区和P区的电中性，N区失去了电子，施主离子带正电；P区失去空穴，受主离子带负电。正负电荷之间会产生电场，由N区指向P区，称为内建电场，电子受这个电场力的影响会向N区移动。

由于浓度梯度的存在，多数载流子受到了一个”扩散力“，产生扩散电流，随着载流子的扩散，浓度梯度逐渐变小，扩散力降低，同时内建电场的建立，电场力逐渐增加，产生漂移电流，由于两个力方向相反，最终会达到一个稳定的动态平衡状态，扩散电流和漂移电流相互抵消，此时流过PN结的净电流为零。

在PN结交界处的净正电荷和净负电荷区域，这两个区域称为空间电荷区，由于内建电场的作用，电子和空穴会被扫出空间电荷区，里面没有可移动的电荷，所以也被称为耗尽区。后面研究能带图时，还会看到载流子在通过耗尽区时相当于越过一个势垒，所以耗尽区也可以称为势垒区。

在平衡态的PN结两端外加电压，就会破坏扩散力和电场力的平衡。正偏时，外加电场会抵消内建电场，此时扩散作用占优，P区的空穴和N区的电子就容易扩散至另一边，形成源源不断的扩散电流，由于两边的浓度梯度很大，所以PN结正偏电流很大。反偏时，外加电场和内建电场叠加，会进一步减小扩散作用，由于耗尽区载流子浓度很低，漂移电流很小，所以PN结反偏电流很小。

思考

在PN结从初始状态到建立动态平衡的这个阶段，有净电流产生吗？