【计算机的物理实现】PN结的单向导电性

上一篇文章介绍了什么是PN结，接下来说说PN结有哪些特性。

主要讲三个东西，1是PN结的单向导电性，2是PN结在电路中的伏安特性，3是PN结的电容效应。分三篇文章写。

首先是单向导电性。

我们把PN结连到电路中，看看会发生什么。

PN结连到电路中要分两种情况讨论，一种是P型半导体接正极，这种接法称为正向偏置。另一种是N型半导体接正极，这种接法称为反向偏置。

我们先看正向偏置。如图：



正向偏置时，P区的电子就会跑向电源正极，那么因为P区失去了一些电子那么负离子就减少了。同样的，电源又会使电子从负极走向N区，这样又补充了N区因为扩散运动而失去的电子，那么N区的正离子也会减少。这样一来，因为P区的负离子和N区的正离子都减少了那么整个空间电荷区也就变窄了，或者说内电场变小了。但是，如果电压并不是很大的时候，电路中也只能有一定大小的电流。我们知道所谓的电流大小就是单位时间内能跑过去的电子数量。那么外加电压不够大时，电子跑的速度也就那么大，那么慢慢的从N区扩散过来的电子又会因为来不及都跑到电源正极又会开始在P区堆积又会反过来增强内电场最后又形成一个新的动态平衡。只不过由于外加电压的缘故这次的结果使空间电荷区变窄了。而且当外加电压大到一定程度时空间电荷区会完全消失。这个使空间电荷区完全消失的临界电压值称为导通电压。总之，当PN结正向偏置时电流大小取决于外加电压。而且因而N区掺杂的缘故有大量的电子所以可以形成较大的正向电流。

我们再看看反向偏置。如图：



反向偏置时，P区的空穴和N区的电子都会远离PN结向两侧移动。那么P区的负离子和N区的正离子都增大了，也就是整个空间电荷区变厚了。因为外电场的作用和内电场反向相同，会阻碍扩散运动的进行而增强漂移运动。这样的话在移动的只是P区本征激发出来的那些电子。因为数量很少，所以只能形成的很小的反向电流，这个电流小到可以忽略不计。

最后形成的特点是，正向偏置时可以形成较大的正向电流，反向偏置时只能形成很小的反向电流所以说PN结具有单向导电性。

至于为什么正向偏置产生的电流就叫正向电流，反向偏置产生的电流就叫反向电流。这个没什么特别的原因，只是人们的一个习惯，因为正向偏置的电流比较大反向偏置几乎没电流罢了。