如何实现PN结的单向导电性？

2023-06-22 理论教育版权反馈

【摘要】：因此，N区空穴向P区漂移，P区的电子向N区漂移，其结果使空间电荷区变窄，内电场消弱，这又将引起多子扩散以增强内电场。此时，PN结中的电流为零，故又称其为耗尽层。此时PN结呈现很大的电阻，处于反向截止状态。这就是PN结的单向导电性。图1-6 PN结的单向导电性a）加正向电压 b）加反向电压

1.PN结的形成

在一整块单晶体中，采取一定的工艺措施，使其两边掺入不同的杂质，一边形成P型半导体区（简称P区），另一边形成N型半导体区（简称N区）。由于两侧载流子浓度上的差异，电子和空穴都要从浓度高的地方向浓度低的地方扩散，如图1-5a所示。扩散的结果是在分界处附近的P区薄层内留下一些负离子，N区薄层内留下一些正离子。于是，分界处两侧就出现了一个空间电荷区；P型侧的薄层带负电，N型侧的薄层带正电，形成了一个方向由N区指向P区的内电场，如图1-5b所示。内电场的作用是阻碍多子的扩散，故也称空间电荷区为阻挡层。但内电场却有助于少子的漂移运动。为区别由浓度差造成的多子扩散运动，把在内电场的作用下的少子的定向运动称作漂移运动。因此，N区空穴向P区漂移，P区的电子向N区漂移，其结果使空间电荷区变窄，内电场消弱，这又将引起多子扩散以增强内电场。当达到动态平衡时，即多子扩散电流等于少子的漂移电流，且两者方向相反，空间电荷区就相对稳定，形成PN结。此时，PN结中的电流为零，故又称其为耗尽层。

图1-5 PN结的形成

2.PN结的单向导电性

如果在PN结上加正向电压（称为正向偏置），即P区接电源正极，N区接电源负极，如图1-6a所示，则这时电源E产生的外电场与PN结的内电场方向相反，内电场被削弱，使阻挡层变薄。于是多数载流子的扩散运动增强，漂移运动减弱，多数载流子在外电场的作用下顺利通过阻挡层，形成较大的扩散电流——正向电流。此时PN结的正向电阻很小，处于正向导通状态。正向导通时，外部电源不断向半导体供给电荷，使电流得以维持。

如果给PN结加反向电压（又称为反向偏置），即N区接电源正极，P区接电源负极，如图1-6b所示，则这时外电场与PN结内电场方向一致，增强了内电场，使阻挡层变厚，削弱了多子的扩散运动，增强了少子的漂移运动，从而形成微小的漂移电流——反向电流。此时PN结呈现很大的电阻，处于反向截止状态。

综上所述，PN结正向偏置时，处于导通状态；反向偏置时，处于截止状态。这就是PN结的单向导电性。

图1-6 PN结的单向导电性

a）加正向电压 b）加反向电压

如何实现PN结的单向导电性？

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