PN結,PN結是什么意思?

（1）當Ｐ型半導體和Ｎ型半導體結合在一起時，由于交界面處存在載流子濃度的差異，這樣電子和空穴都要從濃度高的地方向濃度低的地方擴散。但是，電子和空穴都是帶電的，它們擴散的結果就使Ｐ區(qū)和Ｎ區(qū)中原來的電中性條件破壞了。Ｐ區(qū)一側因失去空穴而留下不能移動的負離子，Ｎ區(qū)一側因失去電子而留下不能移動的正離子。這些不能移動的帶電粒子通常稱為空間電荷，它們集中在Ｐ區(qū)和Ｎ區(qū)交界面附近，形成了一個很薄的空間電荷區(qū)，這就是我們所說的ＰＮ結，如圖1所示。

（2）在這個區(qū)域內(nèi)，多數(shù)載流子或已擴散到對方，或被對方擴散過來的多數(shù)載流子(到了本區(qū)域后即成為少數(shù)載流子了)復合掉了，即多數(shù)載流子被消耗盡了，所以又稱此區(qū)域為耗盡層，它的電阻率很高，為高電阻區(qū)。

（3）Ｐ區(qū)一側呈現(xiàn)負電荷，Ｎ區(qū)一側呈現(xiàn)正電荷，因此空間電荷區(qū)出現(xiàn)了方向由Ｎ區(qū)指向Ｐ區(qū)的電場，由于這個電場是載流子擴散運動形成的，而不是外加電壓形成的，故稱為內(nèi)電場，如圖2所示。

（4）內(nèi)電場是由多子的擴散運動引起的，伴隨著它的建立將帶來兩種影響：一是內(nèi)電場將阻礙多子的擴散，二是P區(qū)和N區(qū)的少子一旦靠近PN結，便在內(nèi)電場的作用下漂移到對方，使空間電荷區(qū)變窄。

（5）因此，擴散運動使空間電荷區(qū)加寬，內(nèi)電場增強，有利于少子的漂移而不利于多子的擴散；而漂移運動使空間電荷區(qū)變窄，內(nèi)電場減弱，有利于多子的擴散而不利于少子的漂移。當擴散運動和漂移運動達到動態(tài)平衡時，交界面形成穩(wěn)定的空間電荷區(qū)，即ＰＮ結處于動態(tài)平衡。ＰＮ結的寬度一般為0.5um。

PN結在未加外加電壓時，擴散運動與漂移運動處于動態(tài)平衡，通過PN結的電流為零。

（1）外加正向電壓（正偏）

當電源正極接P區(qū)，負極接N區(qū)時，稱為給pN結加正向電壓或正向偏置，如圖3所示。由于PN結是高阻區(qū)，而P區(qū)和N區(qū)的電阻很小，所以正向電壓幾乎全部加在PN結兩端。在PN結上產(chǎn)生一個外電場，其方向與內(nèi)電場相反，在它的推動下，N區(qū)的電子要向左邊擴散，并與原來空間電荷區(qū)的正離子中和，使空間電荷區(qū)變窄。同樣，P區(qū)的空穴也要向右邊擴散，并與原來空間電荷區(qū)的負離子中和，使空間電荷區(qū)變窄。結果使內(nèi)電場減弱，破壞了PN結原有的動態(tài)平衡。于是擴散運動超過了漂移運動，擴散又繼續(xù)進行。與此同時，電源不斷向P區(qū)補充正電荷，向N區(qū)補充負電荷，結果在電路中形成了較大的正向電流IF。而且IF 隨著正向電壓的增大而增大。

（2）外加反向電壓（反偏）

當電源正極接N區(qū)、負極接P區(qū)時，稱為給PN結加反向電壓或反向偏置。反向電壓產(chǎn)生的外加電場的方向與內(nèi)電場的方向相同，使PN結內(nèi)電場加強，它把P區(qū)的多子（空穴）和N區(qū)的多子（自由電子）從PN結附近拉走，使PN結進一步加寬，PN結的電阻增大，打破了PN結原來的平衡，在電場作用下的漂移運動大于擴散運動。這時通過PN結的電流，主要是少子形成的漂移電流，稱為反向電流IR。由于在常溫下，少數(shù)載流子的數(shù)量不多，故反向電流很小，而且當外加電壓在一定范圍內(nèi)變化時，它幾乎不隨外加電壓的變化而變化，因此反向電流又稱為反向飽和電流。當反向電流可以忽略時，就可認為PN結處于截止狀態(tài)。值得注意的是，由于本征激發(fā)隨溫度的升高而加劇，導致電子一空穴對增多，因而反向電流將隨溫度的升高而成倍增長。反向電流是造成電路噪聲的主要原因之一，因此，在設計電路時，必須考慮溫度補償問題。

綜上所述，PN結正偏時，正向電流較大，相當于PN結導通，反偏時，反向電流很小，相當于PN結截止。這就是PN結的單向導電性。