计算机网络技术与电子信息工程PN结工作原理

本质上，自然界的材料可以根据其导电性分为导体、半导体和绝缘体。强导体有铜、铝、铁等；橡胶、木头、陶瓷制品等不能导电，称为绝缘体；有一些材料，如硅、硒、锗和许多化合物等具有导体和绝缘体之间的导电性，称为半导体，其中，完全不含杂质且无晶格缺陷的纯净半导体称为本征半导体。

（一）PN结的形成

虽然本征半导体中既有自由电子载流子又有空穴载流子，但数量少，导电性差，也难以控制。为了解决这一弊端，人们发现在本征半导体材料中加入一些杂质元素，就能提高并控制其导电性，这样得出的半导体叫杂质半导体。根据添加杂质的化学价不同，杂质半导体可分为P型半导体和N型半导体：P型半导体中的微量元素是三价，N型半导体中的微量元素是五价。

PN结是各种半导体器件的基础，其定义是：空穴和自由电子两种带电粒子通过扩散破坏P区和N区的电中性，在界面两侧形成一个带异性电荷的不可移动离子层，叫做空间电荷区，又因大多数载流子会扩散、相互消耗，所以也叫耗尽层，在电子信息工程中叫做PN结。(www.xing528.com)

由于正负电荷的存在，PN结出现以后，N区到P区产生的内电场会阻碍多数载流子的扩散，还会将一些P区的自由电子和N区的空穴通过空间电荷区并相互进入。少数载流子在内电场作用下与扩散运动方向相反的规则运动叫做漂移运动。当没有外加电场时，PN结的扩散电流等于漂移电流，没有电流流过PN结时，PN结的宽度不变。

（二）PN结单向导电性

如果在PN结上加上不同极性的电压，PN结将显示出不同的导电性：PN结加正向电压是指PN结P端接高电位，N端接低电位，处于导电状态；PN结加反向电压是指PN结P端接低电位，N端接高电位，处于切断状态。这就是PN结的单向导电性。