PN结的形成机理

简介：
PN结是半导体器件中的基础结构，通过将P型和N型半导体材料结合形成的内部电场区域。本教程详细解析了其形成过程及原理。 P型半导体 在纯净的硅晶体中掺入3价元素如硼，使其取代晶格中的硅原子位置，就形成了P型半导体。在这种材料中，空穴数量较多而自由电子较少，主要依靠空穴导电。杂质浓度越高，则形成的空穴越多，从而增强其导电性能。 N型半导体 在纯净的硅晶体中掺入5价元素如磷，使其取代晶格中的硅原子位置，就形成了N型半导体。在这种材料中，自由电子数量多于空穴数，因此自由电子是多数载流子（即“多子”），而空穴则是少数载流子（即“少子”）。 PN结的形成 当P型和N型半导体结合在一起时，由于P型半导体中的空穴浓度较高，而N型半导体中的自由电子浓度较高，因此会发生扩散现象。具体来说，P型区域内的空穴会向其较少的位置移动并进入N区；同时，在N区内有较多的自由电子也会朝少的方向移动，并且迁移到了P区中去。这样就导致在两者的交界处（即PN结），原本携带电荷的原子形成了正负离子，从而产生了一个从左到右方向上的内部电场。 这种内建电势差是理解PN结工作原理的关键所在。值得注意的是，虽然局部区域分别带有相反电性，但整体上它们互相抵消了彼此的影响，并没有形成净电荷分布。