PN结的理解一

PN结介绍一：
①先介绍一下半导体，导电性质介于绝缘体与导体之间。（导体，电阻率<10^-4 Ω·cm；绝缘体，电阻率>10 ^9 Ω·cm）；（电阻率：表示各种物质电阻特性的物理量。）
②本征半导体：纯净的、不含有其他杂志且有晶体结构的半导体。特点：一是导电能力弱；二是热不稳定性—热敏元件、光敏元件。
③空穴和自由电子：本征半导体随温度的升高，自身由硅原子（或者锗原子）稳定的结构，导致共价键结构不稳定而导致价电子挣脱原子核的束缚，形成自由电子，从而共价键上产生空穴。自由电子和空穴的产生使本征半导体有了导电能力，但十分微弱。空穴是带正电的载流子；自由电子是带负电的载流子。
④本征半导体中自由电子ni和空穴pi的浓度相同，由于本征半导体不显电性，所以产生的自由电子和空穴不断产生复合，周而复始。产生的载流子的浓度和温度密切相关，随着温度升高，载流子的浓度呈现指数规律增加。
⑤杂质半导体：
N型半导体（N 的意思为negative，是负极的意思；所以掺入少量的为+5价元素，常见为P，提供自由电子）
P型半导体（P的意思为positive，是正极的意思，所以掺入少量的+3价元素，常见为B，提供空穴）
N型半导体：自由电子（多子）空穴（少子）n>>p，提供自由电子为施主原子
P型半导体：空穴（多子）自由电子（少子）p>>n,提供空穴为受主原子
杂质半导体多子和少子都能移动形成电流，但由于数量浓度不同，起主导作用的主要是多子。
⑥注：1. 掺杂杂质的浓度决定多数载流子浓度；温度决定少数载流子的浓度。
2. 杂质半导体的载流子数目要远远高于本征半导体
⑦PN结：在一块半导体晶体上一侧掺杂为P型半导体，另一侧掺杂为N型半导体，两个区域的交界处就形成了一个特殊的薄层，这个薄层就是PN结。
⑧PN结中载流子的运动：P型半导体一侧多子为空穴，N型半导体一侧多子为自由电子；由于空穴和自由电子浓度差形成多数载流子的扩散运动，在交界处形成了空间电荷区（也叫做耗尽层、PN结），空间电荷区的正负离子之间电位差，产生内电场，内电场阻止多子的扩散。
⑨漂移运动：内电场有利于少子产生漂移运动。少子与多子运动方向相反。少子的漂移运动产生的电流非常小。
⑩扩散运动与漂移运动的动态平衡：扩散运动使空间电荷区增大，扩散电流逐渐减小；随着内电场的增强，漂移运动逐渐增加；当扩散电流和漂移电流相等时，PN结总的电流等于0，空间电荷区的宽度达到稳定，即扩散运动与漂移运动达到动态平衡。空间电荷区宽度大概是几微米—几十微米。
空间电荷区中没有载流子；空间电荷区中内电场阻碍P区的空穴、N区的自由电子（都是多子）向对方运动（扩散运动）；P区中的电子和N区中的空穴（都是少子）数量有限，因此形成的电流很小。