什么是PN结及半导体基础知识

如果没有外电场的作用，不论N型或P型半导体，它们的载流子运动是无规则的，因此，不会形成电流

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我们知道，P型半导体内空穴是多数载流子，即空穴的浓度大；而N型半导体内电子是多数载流予，电子的浓度大。二者接触之后，由于在P型区和N型区内电子浓度不同，N型区的电子多，就向P型区扩散，扩散的结果如图1—4(b)所示。N型区薄层I中部分电子扩散到P型区去，薄层I便因失去电于而带正电。另一方面，P型区的空穴多，也会向空穴浓度小的N型区扩散，结果一部分空穴从薄层I向P(型区扩散，使薄层Ⅱ带负电。

电于和空穴的扩散是同时进行的，总的结果，P型区薄层Ⅱ流走了空灾，流进了电子，所以带负电，而N型区的薄层I流走了电子，流进了空穴，因而带正电，而且随着扩散现象的继续进行，薄层逐渐变厚，所带的电量也逐渐增加。不过，这种扩散现象不会无休止的进行下去；当扩散进行到一定程度后，薄层Ⅱ带了很多负电，从N型区向P型区扩散的电子总数因电子受到它的排斥不再继续增加；同样道理，从P型区向N型区扩散的空灾总数也不再增加。于是扩散似乎不再继续，而达到所谓“动态平衡状态”。这时P—N结也就形成了。

所谓P—N结，就是指薄层I和Ⅱ所构成的带电结构。因为它能阻止电子和空穴的继续扩散，所以也叫阻挡层。它们之间的电位差一般称势垒或位垒。

若反过来，把P型区接电池负极，而N型区接正极，这时我们会发现：把电压增高到几十伏，电流的指示只有几个或几十个微安，此时P—N结的电阻很大，反向电流很快就达到饱和不再增加了。这说明电流只能沿着一个方向流过P—N结，这个现象就叫做单向导电。

单向导电现象可以这样来解释；因为在P型区接电池正极而N型区接负极时，外加电压的方向刚好和P—N结势垒电压的方向相反，使薄层Ⅱ带的负电量和薄层I带的正电量减少，因此削弱了P—N结的势垒，于是在正电压的作用下，电子和空穴的扩散又可进行，N型区的电子不断跑到P型区，P型区的空穴也不断跑到N型区，正向电流也就产生了。而且，正向电压加得越高，P—N结势垒削弱得越厉害，扩散也就越容易进行，正向电流也就越大。

当P—N结和电池反向连接时，外加电压起着增强P—N结势垒的作用，使薄层Ⅱ带的负电荷和薄层I带的正电荷增加，扩散更无法进行。这时只有P型区的少数教流子一电子和N型区的少数我流子一空穴，受外加电压作用形成微弱的反向电流。而少数栽流子的数目不多，所以在反向电压只有零点几伏时，反向电流就达到饱和了。

P—N结还有一个十分重耍的特性，即所谓反向击穿电压。当所加反向电压大到一定数值时，P—N结电阻会突然变得很小，反向电流会骤然增大，而且是无限地增大。这种现象叫P—N结的反向击穿。开始击穿时的电压数值叫反向击穿电压。它直接限制了P—N结用做整流和检波时的工作电压。

总之，一个简单的P—N结具有单向导电的特性，半导体收音机正是利用这一特性来进行整流和检波的。半导体二极管就是根据这一原理制成的。