P-N结
【p-n结[1]】在一块半导体中,掺入施主杂质,使其中一部分成为n型半导体。其余部分掺入受主杂质而成为p型半导体,当p型半导体和n型半导体这两个区域共处一体时,这两个区域之间的交界层就是p-n结。p-n结很薄,结中电子和和空穴都很少,但在kao近n型一边有带正电荷的离子,kao近p型一边有带负电荷的离子。这是因为,在p型区中空穴的浓度大,在n型区中电子的浓度大,所以把它们结合在一起时,在它们交界的地方便要发生电子和空穴的扩散运动。由于p区有大量可以移动的空穴,n区几乎没有空穴,空穴就要由p区向n区扩散。同样n区有大量的自由电子,p区几乎没有电子,所以电子就要由n区向p区扩散。随着扩散的进行,p区空穴减少,出现了一层带负电的粒子区;n区电子减少,出现了一层带正电的粒子区。结果在p-n结的边界附近形成了一个空间电荷区,p型区一边带负电荷的离子,n型区一边带正电荷的离子,因而在结中形成了很强的局部电场,方向由n区指向p区。当结上加正向电压(即p区加电源正极,n区加电源负极)时,这电场减弱,n区中的电子和p区中的空穴都容易通过,因而电流较大;当外加电压相反时,则这电场增强,只有原n区中的少数空穴和p区中的少数电子能够通过,因而电流很小。因此p-n结具有整流作用。当具有p-n结的半导体受到光照时,其中电子和空穴的数目增多,在结的局部电场作用下,p区的电子移到n区,n区的空穴移到p区,这样在结的两端就有电荷积累,形成电势差。这现象称为p-n结的光生伏特效应。由于这些特性,用p-n结可制成半导体二极管和光电池等器件。如果在p-n结上加以反向电压(n区加在电源正极,p区加在电源负极),电压在一定范围内,p-n结几乎不通过电流,但当加在p-n结上的反向电压越过某一数值时,发生电流突然增大的现象。这时p-n结被击穿。p-n结被击穿后便失去其单向导电的性能,但结并不一定损坏,此时将反向电压降低,它的性能还可以恢复。根据其内在的物理过程,p-n结击穿可分为雪崩击穿和隧道击穿两种。由于p-n结具有这种特性,一方面可以用它制造半导体二极管,使之工作在一定电压范围之内作整流器等;另方面因击穿后并不损坏而可用来制造稳压管或开关管等器件。