1、n型半导体和P型半导体

 

n型半导体,如蓝色部分,这种电子的形态处于"多余的"状态。这叫自由电子。只要外加电压,就会被吸向+极,变为可自由运动(可通过电流)的状态。


将一部分Si原子置换成P(磷)等的原子。

P型半导体,绿色部分这里是没有电子的"空位"状态。这种空位叫做空穴。也就是说空穴中无实体,也叫虚拟粒子。


将一部分Si原子置换成B(硼)等原子。

 

2、电流通过p型半导体的机理

 

电子被吸向+极,移动至附近的空穴。于是,电子移动后空出来的地方成为新的空穴,旁边的电子又会移动。
通过如此反复,在电子向+极移动的同时,看上去是空穴向-极移动。在此过程中实际运动的是电子,但是可以将空穴视为带+电荷的粒子。

 


看上去是空穴移动

3、电子和空穴在半导体内部的运动

 

N型半导体,电子向正极移动。此时电流的方向与电子移动的方向相反。


n型半导体

P型半导体,实际移动的是电子,但看上去是空穴向负极移动。

 


P型半导体

如上所述,p型半导体和n型半导体都可以通过电流,但并不像金属那样容易通过电流,因此如果只是为了通过电流,那么不需要使用半导体。半导体的特点在于可根据条件而通过或不通过电流。这一基本原理就是pn结的整流作用。

 

4、对pn结正向外加电压时

 


 

对pn结外加电压使P为正极,空穴和电子都向结面移动。当空穴与电子在结面(junction)相遇时,电子飞入空穴,两者抵消。此时,相应的新电子流入n层,同时电子从p层流出而产生新的空穴。如此反复,电流不断通过。

 


 

5、对pn结反向外加电压时

对pn结外加电压使n为正极。空穴和电子向相互远离的方向移动,因此不会在结面相遇,电流无法通过。在结面附近会形成既无空穴又无电子存在的区域,叫做耗尽层,它会产生耐压。从上述可知pn结具有整流作用。

 



这里是既无空穴又无电子存在的区域…耗尽层

来源:新电元工业

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作者 gan, lanjie