PN结的产生原理及单向导电性
01pn结产生原理
pn结示意图
多数载流子因浓度上的差异而形成的运动称为扩散运动。
我们可以看到p区空穴的浓度高于n区，而n区的自由电子浓度高于p区，这样就会产生空穴由p向n扩散（空穴是不动的，只是给电子提供运动路径，相对电子而言是在做相反运动），自由电子由n向p扩散，从而导致的结果就是在接触面的地方p区会缺少空穴，而n区会缺少自由电子，这样在接触面附近就剩下不能移动的离子存在了，这个离子区为空间电荷区也就是pn结。多数载流子已经扩散到对方并复合掉了,或者说消耗尽了,因此又称空间电荷区为耗尽层。空间电荷区出现后,因为正负电荷的作用,将产生一个从n区指向p区的内电场。内电场的方向,会对多数载流子的扩散运动起阻碍作用。同时,内电场则可推动少数载流子(p区的自由电子和n区的空穴)越过空间电荷区,进入对方。少数载流子在内电场作用下有规则的运动称为漂移运动。漂移运动和扩散运动的方向相反。
pn结中的扩散和漂移是相互联系,又是相互矛盾的。在一定条件(例如温度一定)下,多数载流子的扩散运动逐渐减弱,而少数载流子的漂移运动则逐渐增强,最后两者达到动态平衡,空间电荷区的宽度基本稳定下来,pn结就处于相对稳定的状态。
02pn结的单向导电性
如果在pn结两端加上不同极性的电压,pn结会呈现出不同的导电性能。
（1）pn结外加正向电压
pn结p端接高电位,n端接低电位,称pn结外加正向电压,又称pn结正向偏置,简称为正偏。
pn结外加正向电压
pn结外加正向电压(也叫正向偏置)时,如左下图所示:正向偏置时外加电场与内电场方向相反,内电场被削弱,p区的空间电荷区的电子被吸引到电源正极，导致p区的空间电荷区变窄，电源负极的电子扩散到n区的空间电荷区，使得n区的空间电荷区变窄。此时，多子的扩散运动大大超过少子的漂移运动,n区的电子不断扩散到p区,形成较大的正向电流,这时称pn结处于导通状态。
（2）pn结外加负向电压
pn结p端接低电位,n端接高电位,称pn结外加反向电压,又称pn结反向偏置,简称为反偏。
pn结外加负向电压
p端引出极接电源负极,n端引出极电源正极的接法称为反向偏置;反向偏置时内、外电场方向相同,因此内电场增强,n区的空间电荷区的电子被吸引到电源正极，导致n区的空间电荷区变宽，电源负极的电子扩散到p区的空间电荷区，使得p区的空间电荷区变宽。致使多子的扩散难以进行,即pn结对反向电压呈高阻特性;反偏时少子的漂移运动虽然被加强,但由于数量极小,反向电流一般情况下可忽略不计,此时称pn结处于截止状态。
综合正向电流和反向电流，流过pn结的电流与外加电压的关系我们可以用下面这个式子来表示。
其中，if是正向电流，is饱和电流q是电荷1.602*10^-19，vf是正向压降，t是结温，k是玻尔兹曼常数1.381*10^-23。
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pn结示意图
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pn结中的扩散和漂移是相互联系,又是相互矛盾的。在一定条件(例如温度一定)下,多数载流子的扩散运动逐渐减弱,而少数载流子的漂移运动则逐渐增强,最后两者达到动态平衡,空间电荷区的宽度基本稳定下来,pn结就处于相对稳定的状态。
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（1）pn结外加正向电压
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pn结外加正向电压
pn结外加正向电压(也叫正向偏置)时,如左下图所示:正向偏置时外加电场与内电场方向相反,内电场被削弱,p区的空间电荷区的电子被吸引到电源正极，导致p区的空间电荷区变窄，电源负极的电子扩散到n区的空间电荷区，使得n区的空间电荷区变窄。此时，多子的扩散运动大大超过少子的漂移运动,n区的电子不断扩散到p区,形成较大的正向电流,这时称pn结处于导通状态。
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pn结p端接低电位,n端接高电位,称pn结外加反向电压,又称pn结反向偏置,简称为反偏。
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综合正向电流和反向电流，流过pn结的电流与外加电压的关系我们可以用下面这个式子来表示。
其中，if是正向电流，is饱和电流q是电荷1.602*10^-19，vf是正向压降，t是结温，k是玻尔兹曼常数1.381*10^-23。
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