一、PN結(jié)的單相導(dǎo)電性

1、PN結(jié)外加正向電壓

如下圖所示：

這里我就簡單畫了，“+”和“-”就分別代表正負(fù)離子了。

正向電壓：“+”結(jié)P區(qū)，“-”結(jié)N區(qū)。

我們又叫它“PN結(jié)正偏”，顯而易見，此時外電場和內(nèi)電場相反，PN結(jié)的平衡狀態(tài)極易打破。

原理：在外電場的推動下，P區(qū)的多子“空穴”開始向N區(qū)移動，與“負(fù)離子”中和；N區(qū)的多子“自由電子”向P區(qū)移動，與“正離子”中和，導(dǎo)致這內(nèi)電場里的電荷都被中和掉了，那自然內(nèi)電場電勢下降。

這里補(bǔ)充一個知識點：

擴(kuò)散電流：多子擴(kuò)散運(yùn)動形成的電流；

漂移電流：少子漂移運(yùn)動形成的電流。

在這里，擴(kuò)散大于漂移，所以PN結(jié)擴(kuò)散電流大于漂移電流，那么擴(kuò)散電流就成為了電流的主導(dǎo)力量，我們叫它“正向電流”。

外加電場增大時，內(nèi)電場減弱，正向電流也增大，正常導(dǎo)通時，從P端向N端看去，是有壓降的，就是沒加電場時的內(nèi)電場電壓。而且外電場電壓稍微變化一點，正向電流都會有顯著的變化，可見正偏時，PN結(jié)的可以看做是一個很小的電阻，再加上已知的恒定電壓壓降。

2、PN結(jié)外加反向電壓

如下圖所示：

這里就不多說了，連接呀什么的和正偏都相反，這里叫“PN結(jié)反偏”。

外加反偏電場，不同的在于，P、N區(qū)的多子都遠(yuǎn)離內(nèi)電場的電荷區(qū)，導(dǎo)致，負(fù)離子、正離子都變多了，寬度也變大了。

少子漂移比多子擴(kuò)散強(qiáng)，此時PN結(jié)內(nèi)電流變成了漂移電流為主導(dǎo)，我們稱“反向電流”。因為少子是“本征激發(fā)”，電子很少，因而電流很弱，更何況，少子濃度是受溫度影響的，溫度不變，電壓再怎么增大，反向電流有也幾乎不變。

可見，反向時，PN結(jié)就是一個很大的電阻，基本上就是截止的。

二、PN結(jié)的伏安特性

直接上圖：

溫度升高時，伏安特性曲線正偏的左移，反偏的下移。

通過圖像我們還可以發(fā)現(xiàn)，正向電壓的壓降隨溫度上高而下降。

三、PN結(jié)的擊穿特性

這里介紹的兩種擊穿都是因為反向電流“過大”而擊穿的，分別是“齊納擊穿”和“雪崩擊穿”。

1、齊納擊穿

首先，摻雜濃度較高，空間電荷區(qū)窄，外加的反向不大時，內(nèi)電場的電壓顯著增強(qiáng)，太強(qiáng)的時候就會把共價鍵里的電子給“拽”出來，形成了大量的空穴對，導(dǎo)致“反向電流”急劇增大。

電流一大，會產(chǎn)生很多熱量，在那一瞬間，這個半導(dǎo)體就燒了，冒煙了。

2、雪崩擊穿

首先，摻雜濃度較低，空間電荷區(qū)寬，內(nèi)電場也逐漸增大。路過電荷區(qū)的少子，會在電場的加速下獲得很大的動能，大到能把共價鍵里的電子給“撞”出來，新出來的載流子也被電場加速，再去“撞”其他的，這樣連鎖反應(yīng)，載流子一下子變多了，反向電流也變大了。

電流一大，又一個半導(dǎo)體燒了。

因為電流大，半導(dǎo)體過熱燒毀的，造成永久性損壞的擊穿，我們又叫它“熱擊穿”。

四、PN結(jié)的電容效應(yīng)

我們下面介紹“勢壘電容”和“擴(kuò)散電容”。

1、勢壘電容

前面我們介紹到PN結(jié)的導(dǎo)電性時說到了正偏和反偏。

正偏時，P、N區(qū)的多子流入內(nèi)電場，有點像電容充電那感覺了；

反偏時，P、N區(qū)的多子從內(nèi)電場離開，還像電容放點的樣子。

因此，我們把這種電容效應(yīng)稱為“勢壘電容”。

2、擴(kuò)散電容

PN結(jié)外加正向電壓時，N區(qū)的多子擴(kuò)散到P區(qū)，因為存在距離，所以會形成濃度梯度，P區(qū)的多子擴(kuò)散到N區(qū)也是如此，如果增大了正向電壓，那么多子擴(kuò)散增加，依然會存在濃度梯度，同理，減小正向電壓也是一樣的原理。

這種電容的積累與釋放也像電容充放電時電荷的運(yùn)動，這種效應(yīng)我們稱“擴(kuò)散電容”。