PN结的构成及其导电性能分析

尽管P型半导体或N型半导体的导电性能得到较大的改善，但在实际使用中并没有多大的实用价值。然而，当采用特殊的制作工艺将P型半导体与N型半导体紧密地结合在一起的时候，这两种半导体的交界面就会产生一个特殊的接触面，称之，为PN结。这种PN结是构成半导体器件（如晶体二极管、晶体三极管等）的基础，也是半导体获得广泛应用的原因。

PN结的形成。当P型半导体（又称P区）和N型半导体（又称N区）结合在一起时，其交界面会出现两种粒子的运动。一种称为多数载流子的扩散运动，它的形成是因为交界面N区侧的多数载流子电子浓度高于P区侧电子浓度，P区侧多数载流子空穴浓度高于N区侧空穴浓度而产生的浓度高的粒子向浓度低的地方扩散而形成的运动所致。由于扩散运动时P区侧留下不能移动的负离子，N区侧留下不能移动的正离子，这些带电离子在交界面两侧形成一个电荷区，称为空间电荷区。在空间电荷区中，P区侧为负电荷区，N区侧为正电荷区，在正、负电荷间形成一个电场，其方向由N区指向P区。该电场是由多数载流子的漂移运动。这种运动的形成是由于内电场的存在使P区侧少数载流子电子受电场力作用向N区运动，而N区的少数载流子空穴向P区运动所致。漂移运动的结果是消弱了内电场。

由此可见，在PN结形成的过程中，载流子的运动同时存在扩散运动。其中，扩散运动增强了内电场而漂移运动又消弱了内电场，最后两种运动作用达到动态平衡时空间电荷区不再变化，我们把这个稳定的空间电荷区称为PN结。

PN结的单向导电性。PN结的形成只反映了没有外电场时P型半导体与N型半导体相接触的内部情况。若把PN结看作是一个整体，在PN结的两端加上外电压，这时PN结会有什么现象产生呢？实验表明：当PN结的P区接到电源的正极，N区接电源的负极时，此时，加在PN结上的电压称为正向电压或正向偏置。这时正向电流可以很大，且随着正向电压增大而增大。我们把这种情况称为PN结正向导通，PN结正向导通意味PN结的正向电阻变小了。

当P区接电源的负极，N区接电源负极时，这时加在PN结上的电压称为反向电压，或叫反向偏置，此时，反向电流很小，且它不随反向电压的增大而增大，这种情况称为PN结的反向截止。PN结的反向截止意味着PN反向电阻变得很大。综上所述，当PN结加上正向电压时有较大的电流流过，正向电阻很小，PN结处于导通状态；当PN结加上反向电压时，只有很小的电流通过，反向电阻很大，PN结处于截止状态。这就是PN结的重要特性——单向导电性。晶体二极管、晶体三极管及其它各种半导体器件的工作特性都是以PN结的单向导电特性为基础产生的。