為啥說PN結是基礎呢?

因為BJT是由PN結構成的，MOS管也是基于PN結的。

那PN結又是由什么構成的呢?

PN結是由P型半導體和N型半導體構成的。

那什么又是P型半導體呢?什么叫N型半導體呢?

像純硅，稱之為本征半導體，但是本征半導體里的載流子太少，沒啥用。

想要增加載流子濃度，就要摻雜。

那什么叫摻雜呢?

硅最外層有四個電子，稱為價電子。當外層價電子數為8時，原子最穩定。

本征半導體上，一個硅原子周圍有4個硅原子，這4個硅原子分別出一個價電子與中間的硅原子的4個價電子結合，形成共價健。這樣，對每個硅原子來說，就有8個價電子。

就像我有個女兒，我朋友有個兒子，我女兒認我朋友做干媽，我朋友兒子認我做干媽，這樣，我和我朋友就都既有女兒又有兒子了。

硅形成的本征半導體也一樣，我拿出一個價電子，你拿出一個價電子，這樣，我們就都有兩個價電子了。

外圍都有8個價電子，穩定是穩定了，但是也是板磚一塊，沒啥用啊。

摻雜，就是用價電子數比硅多的原子或價電子數比硅少的原子來取代其中的一些硅原子。讓自由載流子數多起來。

比如說P原子，有5個價電子。拿出4個，與周圍的4個硅原子共享后，還多一個電子。這個電子就成為自由電子。

再比如說B原子，有3個價電子。那個周圍的4個硅原子，只有3個形成共價鍵了，還有一個，只有孤零零的一個電子，旁邊空出來一個位置。空穴就產生了。

那PN結都有啥作用呢?

這就要看PN結處在什么狀態下了。一個PN結，結的一頭是P型半導體，結的另一頭是N型半導體。P型的那頭，我們稱為陽極，N型的那頭，我們稱為陰極。

我們可以對PN結什么都不干，也可以給他施加正向電壓，也可以給他施加反向電壓。

那如果不對PN結做什么，它會發生什么呢?

當PN結外部沒有電壓時。表面看，好像什么都沒發生。但其實內部也是風起云涌。

想知道內部發生什么，我們又需要先了解載流子的兩種運動方式。

一種，我們稱之為擴散運動，對應形成的電流稱為擴散電流。

擴散運動是由濃度梯度引起的，就是說，載流子會自發的從高濃度地方向低濃度運動。

另一種，被稱之為飄移運動，對應形成的電流稱為飄移電流。

飄移運動是由電場引起的，載流子受到電場力的作用而運動。

外部無任何連接的PN結，內部主要是擴散電流。

N型半導體中，載流子主要是電子，電子多，空穴少。

P型半導體中，載流子主要是空穴，空穴多，電子少。

電子會想從N型半導體處，流向P型半導體處。空穴則是想從P型半導體流向N型半導體。從而形成擴散電流。所謂空穴流動，其實也是電子的流動，因為空穴指的是電子流動出去，而形成的空的位置。

當電子從N型半導體流出時，就會留下陽離子;而空穴從P型半導體流出，則會留下負離子。

這些正負離子，分布在PN結附近的兩邊，形成耗盡區。之所以稱其耗盡區，是因為在這區域，自由載流子都被耗盡了。

這個耗盡區則會產生電場，這個電場對載流子產生的力與載流子流動的方向相反，所以會阻礙擴散電流的形成。等兩者達到平衡時，則PN結則處于無電流流動的狀態。

那如果對PN結施加反向電壓呢，所謂反向電壓，即是在n端加正電壓，p端加負電壓。

因為外接電壓產生的電場與內部PN結處的電場同向，所以會增強PN結處的內電場。而內電場的增強，則需要更多的正負離子形成。所以耗盡區會變寬。

如果將n端和p端，看成兩個平板，而中間的正離子和負離子，則可看做平板上的電荷。此時，PN結近似于一個電容。

耗盡區增寬，可以看作兩平板之間的距離拉大，即電容容值變小。

所以嘍，當加反向電壓時，雖然增強的電場會阻礙擴散電流的流動，但是它確提供了一個重要的功能。

那就是，當反向電壓變化時，PN結呈現出來的容值也變化，這個特性就相當于一個可調電容在手啊。

那如果PN結上施加正向電壓呢?

所謂正向電壓，就是p端加正電，n端加負電。

當施加正電壓時，外部電壓產生的電場會削弱內部電場，進而使得擴散電流的阻力減小，所以會有更多的載流子的流動，進而產生大的擴散電流。

這時，兩端對應的多子的濃度變化相對不太明顯，但是少子的濃度則迅速增加。

PN結兩端的正向電壓與電流呈如下關系：

當施加在PN結兩端的正向電壓增加60mV時，電流增加10倍。

審核編輯：湯梓紅