二極管pn結形成過程圖文詳解-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2024-08-13
P（Positive）型和N（Negative）型可根據它們的載流子（載流子說得比較學術，其實就是導體里面能流動的帶電粒子，為電子或者是空穴，空穴可以看作是帶正電的電子）來區分。對半導體材料（一般應該是硅Si）參入不同的雜質，就可以形成P型半導體和N型半導體。P型半導體里面能夠流動的粒子是空穴，N型半導體里面能夠流動的粒子是電子。
結構如下圖所示，P型半導體中的大紅圓是負離子，由于材料的性質，它是不可移動的，而其中的小綠圓（空穴），是可移動的，這一點很重要，請務必記住；同理N型半導體，它里面的大綠圓（正離子）不可自由移動，而小紅圓（電子）可自由移動。
PN結是半導體器件中的一個基本結構，它由P型半導體和N型半導體緊密接觸并相互結合在一起形成。P型半導體富含空穴（正電荷載體），是通過摻入受主雜質原子得到的；而N型半導體富含自由電子（負電荷載體），是通過摻入施主雜質原子獲得的。當這兩種不同類型的半導體材料接觸時，會在它們的交界區域形成一個特殊的區域，稱為PN結。
當P型半導體和N型半導體接合在一起時，由于P型半導體中的空穴濃度較高，而N型半導體中的電子濃度較高，因此會形成擴散運動，并且P型半導體中的空穴將向其濃度較低的方向移動。 N型半導體的電子也會擴散到其濃度低的地方，從而擴散到P型區域。這樣，不能自由移動的負離子留在P型區，不能自由移動的正離子留在N型區，一正一負，形成從左到右的內電場PN結內部。這個內部電場基本上反映了PN結的工作特性。還有一點需要注意的是，PN結只是部分帶電，即P型區帶負電，N型區帶正電，但它們是中和的，整體呈中性。
PN結的形成過程
在雜質半導體中，正電荷和負電荷的數量相等，它們的作用相互抵消，從而保持電中性。
1、載流子濃度差產生的倍數擴散運動
P型半導體和N型半導體結合后，在它們的結處出現電子和空穴的濃度差。 N型區電子多空穴少，P型區空穴多電子少。這樣，許多電子和空穴必須從高濃度擴散到低濃度。因此，一些電子必須從N型區擴散到P型區，而一些空穴必須從P型區擴散到N型區。
2、電子和空穴復合形成空間電荷區
電子和空穴具有相反的電荷，它們在擴散過程中會重新結合（中和），導致P區和N區原有的電中性被破壞。 P 區失去空穴會留下帶負電的離子，N 區失去電子會留下帶正電的離子。這些離子由于材料結構的關系而不能移動，因此被稱為空間電荷，它們集中在P區和N區的界面附近，形成薄薄的空間電荷區，這就是所謂的PN交界處。
3、空間電荷區產生的內部電場E阻止多個粒子的擴散運動。
由于正負電荷之間的相互作用，在空間電荷區中形成電場，其方向是從帶正電的N區到帶負電的P區，因為電場是在半導體內部形成的。影響載流子擴散，故稱為內電場。由于內部電場的方向與電子的擴散方向相同而與空穴的擴散方向相反，因此阻止了載流子的擴散運動。
綜上所述，PN結內載流子運動有兩種。一是多數載流子克服電場阻力的擴散運動；另一種是少數載流子在內電場作用下的漂移運動。因此，只有當擴散運動和漂移運動達到動態平衡時，空間電荷區的寬度和內建電場才能相對穩定。由于兩種運動產生的電流方向相反，因此在沒有外加電場或其他因素的情況下，PN結中不存在宏觀電流。
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