PN结的工作原理及形成原理

PN结的工作原理

如果将PN结加正向电压，即P区接正极，N区接负极，如右图所示。由于外加电压的电场方向和PN结内电场方向相反。在外电场的作用下，内电场将会被削弱，使得阻挡层变窄，扩散运动因此增强。这样多数载流子将在外电场力的驱动下源源不断地通过PN结，形成较大的扩散电流，称为正向电流。

由此可见PN结正向导电时，其电阻是很小的。

如果PN结加反向电压，如右图所示，此时，由于外加电场的方向与内电场一致，增强了内电场，多数载流子扩散运动减弱，没有正向电流通过PN结，只有少数载流子的漂移运动形成了反向电流。由于少数载流子为数很少，故反向电流是很微弱的。

因此，PN结在反向电压下，其电阻是很大的。

由以上分析可以得知：

PN结通过正向电压时可以导电，常称为导通；而加反向电压时不导电，常称为截止。这说明：PN结具有单向导电性。

PN结的形成原理

关于二极管的原理来自于PN结，下图为本征半导体：

1.空穴与电子

动画中空穴是红的，电子是蓝的，其实我一直对空穴这个概念很抵触，因为从这个动画上来看空穴是不动的。但讲PN结、三极管的时候都会把空穴当成运动的载流子，虽然似乎也不是很难理解。

P型半导体空穴多，容易吸引电子但原子核电荷不够，会形成负电荷。

N型半导体电子多，电子容易逃跑且原子核电荷太多，会形成正电荷。

2.PN结

P（Positive）型半导体和N（Negative）型半导体构成PN结以后，会扩散出一个内电场，也叫PN结、阻挡层、耗尽层、空间电荷区。

电子受到电场力作用会漂移向N级，但N级电子太多，还是会向P级扩散。两种运动形成了动态平衡，当然，不一定会像下面这个动画一样形成稳定的环形电流。

3.正向偏置

电源正极接P，负极接N，电荷会重新分布

因为载流子多而且PN结窄，所以会形成比较大的电流。

4.反向偏置

电源正极接N，负极接P，电荷也会重新分布

因为载流子少而且PN结太宽，所以电流会很小。