PN結的基礎知識

本身他們的作用都很小，通俗一點講就是中性的，但是當這2種材料結合在一起的時候，就會變得神奇，他們的行為方式會非常的不同，就會產生“PN 結”的東西。

N型材料與P型材料的結合形成二極管，會形成PN結，那么是怎么形成的呢？
   
硅摻雜少量銻時，就是 N 型半導體材料，當硅材料摻雜少量硼時，會形成 P 型半導體材料。
   
本身他們的作用都很小，通俗一點講就是中性的，但是當這2種材料結合在一起的時候，就會變得神奇，他們的行為方式會非常的不同，就會產生“PN 結”的東西。
   
當他們結合在一起的時候，就會產生很大密度階梯，就是施主雜質原子的一些自由電子開始遷移穿過這個新形成的結以填充產生負離子的 P 型材料中的空穴。
   
這個時候電子已經從N 型硅穿過 PN 結移動到 P 型硅，在負側留下有帶正電的供體離子，在受體雜質的空穴遷移穿過結在相反方向進入有大量自由電子的區域。
   
當沿結的 P 型電荷密度被帶著負電的 NA 填充，沿結的 N 型電荷密度變為正電荷，這個過程來回繼續的時候，當穿過結的電子數量更多的電荷排斥并阻止任何更多的電荷流子穿過結，終，當施主原子排斥空穴而受體原子排斥電子時，將出現平衡狀態（電中性情況），在結區域周圍產生“勢壘”區域。
由于沒有自由載流子可以停留在存在勢壘的位置，因此與遠離結的 N 型和 P 型材料相比，結兩側的區域現在完全耗盡了任何更多的自由載流子。PN 結周圍的這個區域現在稱為耗盡層。

總之，PN 結每一側的總電荷必須相等且方向相反，才能保持中性電荷狀態，就是說2者的關系為   Dp*N A  = Dn*N D。
現在來說說耗盡層的距離

由于N型材料失去了電子，P型失去了空穴，N型材料相對于P型變成了正極。然后，結兩側存在的雜質離子會導致在該區域建立電場，N 側相對于 P 側處于正電壓。
   
現在的問題是，自由電荷需要一些額外的能量來克服現在存在的障礙，使其能夠穿過耗盡區結。
   
擴散過程產生的電場在結點上產生了一個“內置電位差”，其開路（零偏置）電位為：
PN結電位

其中：E o是零偏置結電壓，V T是室溫下 26mV 的熱電壓，N D和N A是雜質濃度，n i是本征濃度。
   
在通常的情況下，硅耗盡層兩端的電壓約為 0.6 – 0.7 伏，鍺約為 0.3 – 0.35 伏。即使設備沒有連接到任何外部電源，這種勢壘也將始終存在。
   
那么在PN結的理論中，可以通過將不同摻雜的半導體材料連接或擴散在一起來制作 PN 結，以生產稱為二極管的電子設備，該二極管可用作整流器的基本半導體結構，所有類型晶體管、LED、太陽能電池和更多此類固態設備。