PN结讲解



可能大家在使用半导体器件的时候只是在使用它的电气属性，并没有很好的关心下它是什么原因才有了这样的电气属性，那么我们本篇就从物理结构分析下PN结吧。

首先看一张比较陈旧的图图：

 

 （就按自己的笔记简单谈谈自己的理解吧，不到之处请各位积极留言啊）

1.怎样选取母体（基片） ？

答:我们在选取衬底时首先选取电中性的，在元素周期表中，外部电子数目处于4（C,Si,Ge，Sn，Pb）的为金属和非金属之间，称为半导体，元素属性教稳定。

对于为什么选Si，Ge，而不是其他的，原因可能是，Si，Ge资源多，获取成熟的本征半导体工艺相对成熟，或者别的原因。

2.本征半导体？

答:纯度99.9...%(小数点后9个9)  硅（Si），锗（Ge）

3.什么是P型半导体，N型半导体？

答：在本征半导体上掺杂不同元素，（常 磷P +5，硼B +3）使该半导体属性有所变化，这样

N型半导体：  掺杂 磷p  由于P +5，相对应原子核外最外层电子有5个，正如大家知道的，外部电子层有 2 4 8的时候是趋于稳定的，（磷原子外层的五个外层电子的其中四个与周围的半导体原子形成共价键，多出的一个电子几乎不受束缚，较为容易地成为自由电子。）因此大部分P原子在半导体中失去电子，这样在半导体中就会分布许多电子（-1价），这样掺杂P原子后的半导体称为N型半导体；（之后P变成+1价的P离子）

P型半导体：  掺杂 硼B  由于B +3，相对应原子核外最外层电子有3个，易得到电子，硼原子外层的三个外层电子与周围的半导体原子形成共价键的时候，会产生一个“空穴”，这个空穴可能吸引束缚电子来“填充”，对于空穴只是一个名词，可以理解成极易得到电子的一个单元，称 +1价；这样掺杂B原子后的半导体称为P型半导体；（之后B变成—1价的B离子）

4.PN结

解析：百科这么讲“将P型半导体与N型半导体制作在同一块半导体（通常是硅或锗）基片上”，首先大家可以理解成两块半导体的结合，P与N 的结合，

 

漂移，扩散， 多子概念结合上图

在一块完整的硅片上，用不同的掺杂工艺使其一边形成N型半导体，另一边形成P型半导体，此时两边电荷分布相当不均匀，扩散运动使P区空穴往N区运动，N区电子往P区运动，在P区和N区的交界处附近被相互中和掉，使P区一侧因失去空穴而留下不能移动的负离子，N区一侧因失去电子而留下不能移动的正离子。这样在两种半导体交界处逐渐形成由正、负离子组成的空间电荷区（耗尽层）。由于P区一侧带负电，N区一侧带正电，所以出现了方向由N区指向P区的内电场。

 

 

当扩散和漂移运动达到平衡后，空间电荷区的宽度和内电场电位就相对稳定下来。此时，有多少个多子扩散到对方，就有多少个少子从对方飘移过来，二者产生的电流大小相等，方向相反。因此，在相对平衡时，流过PN结的电流为0。

动态效果可参考：http://my.tv.sohu.com/us/63363990/55712530.shtml

5.低于二极管，其内部就是一个PN结，下面说下正偏与反偏

内在原理：

电流的阻塞也就是PN结的阻塞，单纯的半导体导电效果是相当好的，刚开始没有PN结，由于扩散运动远大于漂移运动，当形成呢电长后两种运动得到了动态平衡，并且形成了PN结，PN结形成的过程中扩散运动，呈现的电流是向右，当内部电场慢慢形成的过程中，少子漂移运动加大，内部电场的形成，是因为N区被中和掉了电子，呈现高电压（负电荷不够），P区被中和掉了空穴，呈现低压（正电荷不够），当在P端加正电压，N端加负电压，这样电荷可以远远不断的补充过来，所谓的耗尽区也不会有电荷不够的现象，PN结形成的电场也就被抵消了，扩散运动加大也就形成电流了；那么加反向电压呢？N接+，P接-。N区的多子（电子）多子扩散运动的阻碍增强，也就差不多没有电流，或者你可以理解为N区电子被外加电源中和，-电荷更加缺少，呈现内部电压更大，P区空穴被外加电源中和，呈现负电压更大，总体内部电场更大，无法导通，或者击穿，，；

简单记忆方法：

1，顺者昌，逆者亡：

解释：N的多子是电子，好，你就顺着它再给它电子，，，；

2，中和内部电场法：

内电场N+，P-，那么我们就加上P+N—的电压，来中和掉内电场，中和掉之后你就理解成无掺杂的半导体，导电性就更不要说了 ^_^

草草笔之，还请高手留言多多批评