PN结的形成 PN结的导电特性

（一）本征半导体与掺杂半导体

本征半导体即纯净半导体。

纯半导体的电阻既不是零，也不是无穷大，故用半导体制作的所有元件和器件通电都会发热，这也是CPU等电子器件发热的原因。

纯半导体受到光照、或环境温度较高、或外加电压不同时，电阻不同，故不能当做恒定电阻使用。

之所以纯半导体电阻不恒定，是因为其内部存在本征激发现象。本征激发成对产生自由电子和空穴。当外加电压时，自由电子和空穴均可移动，从而形成电流。

温度越高，光照越强，自由电子和空穴就越多，在同样的外加电压下，电流就越大，即电阻越小。

使用半导体制作的器件都要考虑散热条件，否则半导体器件通电发热。而温度越高，本征激发越强，电流更大，形成恶性循环，最终烧坏器件。

当纯净半导体中分别掺入三价和五价元素时，形成P型掺杂半导体和N型掺杂半导体。其中P型半导体中带正电的空穴数量远多于带负电的自由电子，而N型半导体中自由电子数目远多于空穴数量。

P型半导体和N型半导体与纯净半导体相比，在同样的外加电压下，电流更大，即电阻更小，称为大大提高了导电能力。

单纯掺杂形成的P型半导体和N型半导体，虽然提高了导电能力，但用处并不大。

（二）PN结

当在同一块半导体基片的不同区域上分别掺入三价和五价元素分别形成P型半导体和N型半导体时，在其交界处形成一个特殊的区域，这个区域中并无可以移动形成电流的自由电子和空穴，而只有不能移动的正负离子，从而形成内电场。

这个内电场的形式是由于两侧的浓度差造成多子的扩散（实际上是异性相吸），从而在交界处复合，成对消失，使得交界处没有可移动的载流子，只有不能移动的杂质离子。

内电场形成后在同性相斥异性相吸的作用下，这个内电场在阻碍多子扩散的同时，也吸引对方的少子向己方漂移。少子的漂移运动与多子的扩散运动方向相反，使得内电场宽度固定。

内电场也可称为空间电荷区，阻挡层、耗尽层，但更多的是称为PN结。

（三）PN结的导电特性

1、 当PN结外加正向电压，即P区接外电场的+极性端，N区接外电场的-极性端时，外电压推动多子向对方移动，PN结将变窄。外电压越大，PN结越窄。若PN结没有消失则没有电荷能穿越PN结，从而没有电流。

当PN结外加正向电压足够高时，PN结消失，两侧的电荷在交界处不断复合，而外电压源源不断地提供正负电荷，从而形成电流，此种状态称为PN结导通。

2、当PN结外加反向电压时，即P区接外电场的-极性端，而N区接外电场的+极性端，外电场吸引多子向外移动，PN结变宽，内电场增强。

增强的内电场将吸引更多的少子漂移过PN结，形成少子电流。但因为少子绝对数量极小，故此电流约为0A，故简称为PN结反偏时处于截止状态。截止相当于开路，电流为零。

需要强调的是，由于少子完全来自于本征激发，故温度升高则电流变大。用锗（Ge）制作的PN结反偏时随温度而增大的电流远大于用硅（Si）制作的PN结反偏时随温度而增大的电流，故用硅制作的半导体器件更多。

PN结外加正向电压导通，有大电流，而外加反向电压时截止，电流为零。这一特性称为单向导电特性。