PN结的空间电荷区与耗尽区

空间电荷区

空间电荷区是指PN结中的一段区域，在该区域中，由于掺杂浓度很低，因此几乎没有自由载流子，同时有外加电场的作用，因此电子和空穴将被电场强迫移动，从而导致电荷的堆积和空间电荷效应的产生。

在空间电荷区中，由于缺少自由载流子，外加电场不能被屏蔽，因此电场很强，可以达到几百万伏/厘米以上。这种强电场在器件设计和应用中具有重要的意义，例如在二极管、太阳能电池等高速、高频电子器件中，空间电荷区起到了关键的作用。

空间电荷区的宽度很小，通常只有几个纳米，但其影响范围很大。当PN结处于反向偏置状态时，空间电荷区扩大，阻止了电流的流动；当PN结处于正向偏置状态时，空间电荷区缩小，允许电流流过。因此，空间电荷区的形成和变化对PN结的电学特性和器件性能有着重要的影响。

耗尽区

耗尽区是指PN结中的一段区域，在该区域中，由于P型半导体和N型半导体之间的掺杂浓度不同，形成了内建电势，导致少量的自由载流子在该区域中被剥离，而形成极低的载流子浓度。

在耗尽区中，由于内建电势的作用，形成了大量的正负离子，但是它们不能自由移动，因此不会形成电流。当施加外加电压时，如果电压反向偏置，耗尽区的宽度会增加，内建电势也会增大，进一步减少耗尽区的载流子浓度；如果电压正向偏置，耗尽区的宽度会减小，内建电势也会减小，少量的自由载流子会从N型半导体向P型半导体移动，从而形成电流。

耗尽区的宽度通常是几十纳米到几百纳米之间，是PN结的关键部分。在PN结的整流、放大、开关等器件中，耗尽区起到了重要的作用。

区别

载流子类型：空间电荷区中，由于高斯-穿隧效应和热激发，会形成一些自由电子和空穴，但是自由电子和空穴数量相等，因此不会形成电流。而在耗尽区，由于PN结的内建电势，形成了大量的正负离子，但是它们不能自由移动，因此也不会形成电流。

掺杂浓度：空间电荷区的掺杂浓度很低，几乎没有自由载流子，而耗尽区的掺杂浓度高，但是在PN结中心区域，因为掺杂浓度的变化，形成了耗尽区，其中的载流子浓度非常低。

电场：空间电荷区的电场很强，因为在空间电荷区中，由于缺少自由载流子，外加电场不能被屏蔽，因此电场很强。而在耗尽区中，由于内建电势的作用，虽然存在一定的电场，但是很小。

宽度：空间电荷区的宽度很小，只有几个纳米，而耗尽区的宽度较大，数十个到数百个纳米。

功能：空间电荷区主要用于实现高速、高频的电子器件，如二极管、太阳能电池等。而耗尽区则是PN结的关键部分，可以实现半导体器件的整流、放大、开关等功能。