关于二极管的PN结的知识介绍

纯净半导体中掺入微量的杂质元素,形成的半导体称为杂质半导体。半导体根据掺入的杂质元素的不同,可以分为p型半导体和n型半导体。二极管有pn结,采用不同的掺杂工艺,通过扩散作用,将p型半导体和n型半导体制作在同一块半导体基片上,在它们的交界处形成空间电荷区称之为pn结,pn结具有单向导电性。
pn结形成当把p型半导体和n型半导体制作在一起时,在它们的交界面处,由于两种半导体多数载流子的浓度差很大,因此p区的空穴会向n区扩散,同时,n区的自由电子也会向p区扩散,如图1所示。图中 虚线箭头表示p区中空穴的移动方向,实线箭头表示n区中自由电子的移动方向。
扩散到p区的自由电子遇到空穴会复合,扩散到n区的空穴与自由电子也会复合,所以在交界面处多子的浓度会下降,p区出现负离子区,n区出现正离子区,称为空间电荷区。出现空间电荷区以后, 由于正负电荷之间的相互作用,在空间电荷区会形成一个电场,电场方向由带正电的n区指向带负电的p区。由于这个电场是由载流子扩散运动(即内部运动)形成的,而不是外加电压形成的,故称为内电场。随着扩散运动的进行,空间电荷区会加宽,内电场增强,其方向正好阻止了p区中的多子空穴和n区中的多子自由电子的扩散。
在内电场电场力的作用下,p区的少子自由电子会向n区漂移,n区的少子空穴也会向p区漂移。漂移运动的方向正好与扩散运动的方向相反。从n区漂移到p区的空穴补充了原来交界面上p区失去的空穴, 而从p区漂移到n区的自由电子补充了原来交界面上n区所失去的自由电子,这就使得空间电荷变少。由此可见,漂移运动的作用是使空间 电荷区变窄,与扩散运动的作用正好相反。在无外加电场和其他激发作用下,参与扩散运动的多子数目与参与漂移运动的少子数目相等时,达到动态平衡,这是交界面两侧形成的一定厚度的空间电荷区,称为pn结。这个空间电荷区阻碍多子的扩散,因此也称阻挡层;又由于其中几乎没有载流子,因此又称耗尽层。pn结如图2所示。

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