PN结的形成是通过以下步骤:
掺杂工艺:
在纯净的半导体材料中掺入微量的三价元素(如硼、铝等)形成P型半导体,掺入微量的五价元素(如磷、砷等)形成N型半导体。
扩散运动:
P型半导体中的空穴和N型半导体中的自由电子由于浓度差,会发生扩散运动。N型区的自由电子向P型区扩散,P型区的空穴向N型区扩散。
空间电荷区形成:
随着扩散,P型半导体和N型半导体接触面附近形成空间电荷区,也称为耗尽层。在这个区域内,由于电子和空穴的复合,形成了带正电和带负电的离子层。
内电场形成:
空间电荷区产生的电场阻止了进一步的载流子扩散,形成了一个稳定的结构。这个电场方向由N型区指向P型区。
动态平衡:
多子的扩散和少子的漂移达到动态平衡,PN结就形成了。
PN结具有单向导电性,是许多半导体器件(如二极管、晶体管)的基础。在正向偏置(外加正电压)时,PN结允许电流通过,而在反向偏置(外加负电压)时,PN结阻止电流通过