2.2 PN结的形成及特性
#.PN结的形成：P型半导体中含有受主杂质，在室温下，受主杂质电离为带正电的空穴和带负电的受主离子；N型半导体中含有施主杂质，在室温下，施主杂质电离为带负电的电子和带正电的施主离子。
#.半导体中的正负电荷数是相等的，它们的作用互相抵消，因此保持电中性。
#.在P型半导全和N型半导体结合后，在空位的交界处就出现了电子和空穴的浓度差。电子和空穴都是带电的，它们扩散的结果就使P区和N区中原来保持的电中性被破坏了
#.半导体中的离子虽然也带电，但由于物质结构的关系，它们不能任意移动，因此并不参与导电。这些不能移动的带电粒子通常称为空间电荷，它们集中在P区和N区交界面附近，形成了一个很薄的空间电荷区，这就是所谓的PN结
#.在空间电荷区中就形成了一个电场，其方向是从带正电的N区指向带负电的P区，称为内电场。这个内电场的方向是阻止扩散的
#.漂移运动的结果是使空间电荷区变窄，其作用正好与扩散运动相反。
#.扩散运动和漂移运动是互相联系又互相矛盾的，扩散使空间电荷区加宽，电场增强，对多数载流子扩散的阻力增大，但使少数载流子的漂移增强；而漂移使空间电荷区变窄，电场减弱，又使扩散容易进行。当漂移运动达到和扩散运动相等时，便处于动态平衡状态
#.PN结的空间电荷区存在电场，电场的方向是从N区指向P区的，说明N区的电位要比P区高，高出的数值用V表示，这个电位差称为接触电位差
#.PN结空间电荷区内存在电子热能，电子要从N区到P区必须越过一个能量高坡，一般称为势垒，因此又把空间电荷区称为势垒区
#.PN结的基本特性—单向导电性只有在外加电压时才显示出来
#.外加正向电压：P区中的多数载流子空穴和N区中的多数载流子电子都要向PN结移动，结果使PN结变窄，这时耗尽区中载流子增加并变窄，因而电阻减小，所以这个方向的外加电压称为正向电压或正向偏电压，在PN结形成扩散电流，这时扩散运动将大于漂移运动；
#.在正常工作范围内，PN结上外加电压只在稍有变化，便能引起电流的显著变化，因此电流是随外加电压急速上升的。这样，正向的PN结表现为一个很小的电阻
#.外加反向电压：在这种外电场作用下，P区中的空穴和N区中的电子都将进一步离开PN结，使耗尽区厚度加宽，这样P区和N区中的多数载流子就很难越过势垒，因此扩散电流趋近于零；这种情况下，PN结内的电流由支配地位的漂移电流所决定
#.此时漂移电流的方向与扩散电流相反，表现在外电路上有一个注入N区的反向电流Ir，它是由少数载流子的漂移运动形成的。由于少数载流子的浓度很小，所以Ir是很微弱的；在一定温度T下，由于热激发而产生的少数载流子的数量是一定的，电流的值趋于恒定，这时的反向电流Ir就是反向饱和电流；反向电流很小，所以PN结在反向偏置时，呈现出一个很大的电阻。
#.PN结的正向电阻很小，反向电阻很大，这就是它的单向导电性。PN结的单向 导电性关键在于它的耗尽区的存在，且其宽度随外加电压而变化。
#.反向击穿：如果加到PN结两端的反向电压增大到一定数值时，反向电流突然增加。这个现象就称为PN结的反向击穿(电击穿)。
#.PN结电击穿的原因是：在强电场作用下，大大地增加了自由电子和空穴的数目，引起反向电流的急剧增加。
#.当加在稳压管两端的反向电压降低后，管子仍可以恢复原来的状态，但它有一个前提条件，就是反向电流和反向电压的乘积不超过PN结容许的耗散功率，超过了就会因为热量散不出去而使PN结温度上升，直到过热而烧毁，这种现象就是热击穿，所以热击穿和电击穿的概念是不同的。 |
