PN結(jié)是由一個(gè)N型摻雜區(qū)和一個(gè)P型摻雜區(qū)緊密接觸所構(gòu)成的，由于N型區(qū)內(nèi)自由電子為多子，空穴幾乎為零稱為少子，而P型區(qū)內(nèi)空穴為多子，自由電子為少子，在它們的交界處就出現(xiàn)了電子和空穴的濃度差。

由于自由電子和空穴濃度差的原因，從而在中間形成了一個(gè)空間電荷區(qū)。在空間電荷區(qū)形成后，由于正負(fù)電荷之間的相互作用，在空間電荷區(qū)形成了內(nèi)電場(chǎng)，其方向是從帶正電的N區(qū)指向帶負(fù)電的P區(qū)。顯然，這個(gè)電場(chǎng)的方向與載流子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的方向相反，阻止擴(kuò)散。

要想讓PN結(jié)導(dǎo)通形成電流，必須消除其空間電荷區(qū)的內(nèi)部電場(chǎng)的阻力。

這時(shí)，P區(qū)一邊失去空穴，留下了帶負(fù)電的雜質(zhì)離子；N區(qū)一邊失去電子，留下了帶正電的雜質(zhì)離子，那如何才能消除呢？

接下來我們進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：

實(shí)驗(yàn)一：對(duì)p型半導(dǎo)體加載負(fù)電壓會(huì)出現(xiàn)怎樣的變化呢?

此時(shí)N型區(qū)域的電子被吸引到正電極，而p型區(qū)域的空穴則被吸引到負(fù)電極。因此，在中間部位就形成了如同厚厚的墻壁樣的區(qū)域，斷絕了電子的補(bǔ)給。此中間部分的厚壁稱為耗盡層。在此狀態(tài)下,因加載的電壓不能使電流流通，所以稱為反向電壓。

實(shí)驗(yàn)二：將P型半導(dǎo)體連接到正電極

將P型半導(dǎo)體連接到正電極，則耗盡層的幅度變窄,P型區(qū)域內(nèi)的空穴越過PN結(jié)移動(dòng)到N型區(qū)域,N型區(qū)域內(nèi)的電子則移動(dòng)到P型區(qū)域。

形成這樣的狀態(tài)后，只要稍微加大電壓就可以使非常大的電流流通。加載的這種電壓稱為正向電壓。

可見,PN結(jié)器件具有整流作用。但是加載反向電壓時(shí)，仍有微乎其微的電流流通。這是因?yàn)榇嬖谝驘崮芏┩负谋M層的注入載流子。這是因熱能而引起的電流，與外加電壓無關(guān)（在反向電場(chǎng)下，支配電流是熱能）。

另一方面，加載正向電壓時(shí)，流入的空穴、電子數(shù)量與電壓呈指數(shù)增長(zhǎng)關(guān)系,電流變得非常大。因而體現(xiàn)出明顯的整流作用。所謂整流作用是指由外部加載電壓的極性控制電流流通或不流通的性質(zhì)。而具有整流作用的擁有兩個(gè)端子的半導(dǎo)體元件稱為二極管。

圖所示的整流特性只能粗略地表示其傾向。如果加大反向電壓到一定數(shù)值時(shí),電流會(huì)突然增大,這種現(xiàn)象稱為擊穿,此時(shí)的電壓稱為齊納電壓。

審核編輯：黃飛