按照導電性能，導電性能好的可以稱為導體，性能差的可以稱為絕緣體，介于兩者之間的就叫做半導體。半導體物理中提到禁帶寬度，這是半導體的一個重要參量，禁帶寬度的大小決定了材料是導體還是絕緣體。半導體有五個重要的特性：可摻雜性、光敏性、熱敏性、負電阻率溫度特性和整流特性。

前面提到半導體，有些半導體是摻雜的，現對摻雜半導體做一個簡單分類。

1、N型半導體：摻入少量雜質P的矽或鍺晶體，由于P的最外層5個電子和矽或鍺形成共價鍵，而另外一個多餘電子不受束縛，因而成為自由電子，N型半導體中，電子濃度高，主要靠電子導電。

2、P型半導體：摻入少量雜質B的矽或鍺晶體，由于B的最外層3個電子和矽或鍺形成共價鍵，同時會産生一個空穴，這裡的空穴相當于正電荷，會吸引電子來填充，P型半導體空穴濃度較高，主要靠空穴導電。

在一塊完整的矽基片或鍺基片上，利用摻雜工藝，在一側形成N型，一側形成P型，兩個半導體的交界面附近邊形成了PN結。

N區中，電子多因而成為多子，空穴少成為少子，P區則與之相反。于是在交界面便出現電子和空穴的濃度差，N區的電子向着P區擴散，P區的空穴向着N區擴散，擴散的結果是使得N區失去了電子，帶了正電，P區得到了電子，失去了空穴，帶了負電，開路時會形成一個空間電荷區。形成後，出現了由N區指向P區的内建電場，組織擴散運動的進行。同時，這個内建電場使得N區的空穴回到P區，而P區的電子回到N區，這叫做漂移運動，其方向和擴散運動相反。這樣，便削弱了内電場，加強了擴散運動地進行。最後，多子的擴散和少子的漂移達到動态平衡，在交界處形成離子薄層，進而形成空間電荷區，也就是PN結。

從PN結的形成可以看出，要想讓PN導電，必須削弱内建電場，因此在N區接電源負極，P區接電源正極，在PN結内形成反向的電場，削弱内電場，使得多子的擴散持續進行，形成正向導通電流。而加反向電壓，則會加大内電場，少子的漂移加劇，形成微弱的電流。若持續增大，則會破壞共價鍵，使得空穴的電子全部溢出，使得PN結被擊穿，變成導體，形成巨大的反向擊穿電流。

PN結加正向電壓

PN結加反向電壓

PN結的形成

特性三：伏安特性

下圖為PN結的伏安特性曲線和伏安特性表達式，其實電子信息專業的電子電子基礎課本中都有詳細接受，再次不做過多贅述，因為一圖見真相。

特性四：電容特性

1、勢壘電容：前面提到，PN結是離子薄層形成的空間電荷區，如果我們改變PN結的結電壓，離子薄層的厚度會發生變化，這也就相當于離子薄層的電荷量變化。由于電壓變化引起電荷量的變化，有些類似與電容器的特性，這種電容叫做勢壘電容，在加反向電壓時不可忽略，且該值不是恒定的，變容二極管便是基于這個原理。

2、擴散電容：

PN結外加正向電壓時，由于電壓越大，擴散電流越大，因而多子就會進行積累；電壓減少時，多子也會消散，濃度降低。這種随着外加電壓的變化産生的多子的充入和放出。就類似于電容器的充放電。這叫做擴散電容，正偏時多數載流子濃度大，不可忽略；反偏時，多子濃度小，一般可以忽略不計。

多子濃度分布曲線

PN結的總電容為二者之和，正偏時以擴散電容為主，反偏時以勢壘電容為主。

今天，主要向大家簡單介紹了PN結的形成機理和主要特性，後面會接着介紹PN的應用和制造工藝等問題。PN結是半導體技術的基礎和核心，更是制造集成電路和半導體器件的基本原理，深刻體會PN結的機理，是我們後續學習的保障，不至于我們一頭霧水。

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