對摻入施主雜質(zhì)的半導(dǎo)體,導(dǎo)電載流子主要是導(dǎo)帶中的電子,屬電子型導(dǎo)電,稱N型半導(dǎo)體(圖3)。摻入受主雜質(zhì)的半導(dǎo)體屬空穴型導(dǎo)電,稱P型半導(dǎo)體。半導(dǎo)體在任何溫度下都能產(chǎn)生電子-空穴對,故N型半導(dǎo)體中可存在少量導(dǎo)電空穴,P型半導(dǎo)體中可存在少量導(dǎo)電電子,它們均稱為少數(shù)載流子。在半導(dǎo)體器件的各種效應(yīng)中,少數(shù)載流子常扮演重要角色。
P型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)體相互接觸時,其交界區(qū)域稱為PN結(jié)。P區(qū)中的自由空穴和N區(qū)中的自由電子要向?qū)Ψ絽^(qū)域擴散,造成正負(fù)電荷在PN 結(jié)兩側(cè)的積累,形成電偶極層(圖4 )。電偶極層中的電場方向正好阻止擴散的進(jìn)行。當(dāng)由于載流子數(shù)密度不等引起的擴散作用與電偶層中電場的作用達(dá)到平衡時,P區(qū)和N區(qū)之間形成一定的電勢差,稱為接觸電勢差。由于P 區(qū)中的空穴向N區(qū)擴散后與N區(qū)中的電子復(fù)合,而N區(qū)中的電子向P區(qū)擴散后與P 區(qū)中的空穴復(fù)合,這使電偶極層中自由載流子數(shù)減少而形成高阻層,故電偶極層也叫阻擋層,阻擋層的電阻值往往是組成PN結(jié)的半導(dǎo)體的原有阻值的幾十倍乃至幾百倍。
PN結(jié)具有單向?qū)щ娦?,半?dǎo)體整流管就是利用PN結(jié)的這一特性制成的。PN結(jié)的另一重要性質(zhì)是受到光照后能產(chǎn)生電動勢,稱光生伏打效應(yīng),可利用來制造光電池。半導(dǎo)體三極管、可控硅、PN結(jié)光敏器件和發(fā)光二極管等半導(dǎo)體器件均利用了PN結(jié)的特性。
PN結(jié)的單向?qū)щ娦?/span>
P端接電源的正極,N端接電源的負(fù)極稱之為PN結(jié)正偏。此時PN結(jié)如同一個開關(guān)合上,呈現(xiàn)很小的電阻,稱之為導(dǎo)通狀態(tài)。
P端接電源的負(fù)極,N端接電源的正極稱之為PN結(jié)反偏,此時PN結(jié)處于截止?fàn)顟B(tài),如同開關(guān)打開。結(jié)電阻很大,當(dāng)反向電壓加大到一定程度,PN結(jié)會發(fā)生擊穿而損壞。