PN結的工作原理

如果將PN結加正向電壓，即P區接正極，N區接負極，如右圖所示。由于外加電壓的電場方向和PN結內電場方向相反。在外電場的作用下，內電場將會被削弱，使得阻擋層變窄，擴散運動因此增強。這樣多數載流子將在外電場力的驅動下源源不斷地通過PN結，形成較大的擴散電流，稱為正向電流。

由此可見PN結正向導電時，其電阻是很小的。

如果PN結加反向電壓，如右圖所示，此時，由于外加電場的方向與內電場一致，增強了內電場，多數載流子擴散運動減弱，沒有正向電流通過PN結，只有少數載流子的漂移運動形成了反向電流。由于少數載流子為數很少，故反向電流是很微弱的。

因此，PN結在反向電壓下，其電阻是很大的。

由以上分析可以得知：

PN結通過正向電壓時可以導電，常稱為導通；而加反向電壓時不導電，常稱為截止。這說明：PN結具有單向導電性。

PN結的形成原理

關于二極管的原理來自于PN結，下圖為本征半導體：

1.空穴與電子

動畫中空穴是紅的，電子是藍的，其實我一直對空穴這個概念很抵觸，因為從這個動畫上來看空穴是不動的。但講PN結、三極管的時候都會把空穴當成運動的載流子，雖然似乎也不是很難理解。

P型半導體空穴多，容易吸引電子但原子核電荷不夠，會形成負電荷。

N型半導體電子多，電子容易逃跑且原子核電荷太多，會形成正電荷。

2.PN結

P（Positive）型半導體和N（Negative）型半導體構成PN結以后，會擴散出一個內電場，也叫PN結、阻擋層、耗盡層、空間電荷區。

電子受到電場力作用會漂移向N級，但N級電子太多，還是會向P級擴散。兩種運動形成了動態平衡，當然，不一定會像下面這個動畫一樣形成穩定的環形電流。

3.正向偏置

電源正極接P，負極接N，電荷會重新分布

因為載流子多而且PN結窄，所以會形成比較大的電流。

4.反向偏置

電源正極接N，負極接P，電荷也會重新分布

因為載流子少而且PN結太寬，所以電流會很小。