PN結(jié)的形成過程：如圖所示，在無外電場和其它激發(fā)作用下，參與擴散運動的多子數(shù)目等于參與漂移運動的少子數(shù)目，從而達到動態(tài)平衡，形成PN結(jié)。
擴散運動：物質(zhì)總是從濃度高的地方向濃度低的地方運動，這種由于濃度差而產(chǎn)生的運動稱為擴散運動。
空間電荷區(qū)：由于擴散運動使得PN結(jié)交界面產(chǎn)生一片復(fù)合區(qū)域，可以說這里沒有多子，也沒有少子。因為剛剛擴散過來就會立刻與異性復(fù)合，此運動不斷發(fā)生著（此處請專家
斟酌）。P區(qū)一側(cè)出現(xiàn)負離子區(qū)，N區(qū)出現(xiàn)正離子區(qū)，它們基本上是固定的，稱為空間電荷區(qū)。
電場形成：
空間電荷區(qū)形成內(nèi)電場。
空間電荷加寬，內(nèi)電場增強，其方向由N區(qū)指向P區(qū)，阻止擴散運動的進行。
漂移運動：在電場力作用下，載流子的運動稱漂移運動。
電位差：空間電荷區(qū)具有一定的寬度，形成電位差Uho，電流為零。
耗盡層：絕大部分空間電荷區(qū)內(nèi)自由電子和空穴的數(shù)目都非常少，在分析PN結(jié)時常忽略載流子的作用，而只考慮
離子區(qū)的電荷，稱耗盡層。
PN結(jié)的特點：具有單向?qū)щ娦浴?
發(fā)展歷史
半導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)實際上可以追溯到很久以前。
1833年，英國科學(xué)家電子學(xué)之父法拉第最先發(fā)現(xiàn)
硫化銀的
電阻隨著溫度的變化情況不同于一般
金屬，一般情況下，金屬的
電阻隨溫度升高而增加，但巴拉迪發(fā)現(xiàn)硫化銀材料的電阻是隨著溫度的上升而降低。這是半導(dǎo)體現(xiàn)象的首次發(fā)現(xiàn)。
不久，
1839年法國的貝克萊爾發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體和
電解質(zhì)接觸形成的結(jié)，在光照下會產(chǎn)生一個電壓，這就是后來人們熟知的
光生伏特效應(yīng)，這是被發(fā)現(xiàn)的半導(dǎo)體的第二個特征。
1873年，英國的史密斯發(fā)現(xiàn)硒晶體材料在光照下電導(dǎo)增加的
光電導(dǎo)效應(yīng)，這是半導(dǎo)體又一個特有的性質(zhì)。半導(dǎo)體的這四個效應(yīng)，(jianxia
霍爾效應(yīng)的余績──四個伴生效應(yīng)的發(fā)現(xiàn))雖在1880年以前就先后被發(fā)現(xiàn)了，但半導(dǎo)體這個名詞大概到
1911年才被考尼白格和維斯首次使用。而總結(jié)出半導(dǎo)體的這四個特性一直到
1947年12月才由貝爾實驗室完成。
在
1874年，德國的布勞恩觀察到某些硫化物的電導(dǎo)與所加電場的方向有關(guān)，即它的導(dǎo)電有方向性，在它兩端加一個
正向電壓，它是導(dǎo)通的；如果把電壓極性反過來，它就不導(dǎo)電，這就是半導(dǎo)體的
整流效應(yīng)，也是半導(dǎo)體所特有的第三種特性。
同年，舒斯特又發(fā)現(xiàn)了銅與
氧化銅的整流效應(yīng)。
很多人會疑問，為什么半導(dǎo)體被認可需要這么多年呢？主要原因是當(dāng)時的材料不純。沒有好的材料，很多與材料相關(guān)的問題就難以說清楚。如果感興趣可以讀一下Robert W.Cahn的The coming of Materials Science中關(guān)于半導(dǎo)體的一些說明[2]
。
特點
半導(dǎo)體五大特性∶摻雜性，熱敏性，光敏性，負電阻率溫度特性，
整流特性。
★在光照和熱輻射條件下，其導(dǎo)電性有明顯的變化。
特性曲線
伏安特性曲線：加在PN結(jié)兩端的
電壓和流過二極管的電流之間的關(guān)系曲線稱為伏安特性曲線。如圖所示：
PN伏安特性
正向特性：u>0的部分稱為正向特性。
反向特性：u<0的部分稱為反向特性。
反向擊穿：當(dāng)反向電壓超過一定數(shù)值U（BR）后，
反向電流急劇增加，稱之反向擊穿。
變?nèi)荻䴓O管：當(dāng)PN結(jié)加反向電壓時，Cb明顯隨u的變化而變化，而制成各種變?nèi)荻䴓O管。如下圖所示。
非平衡少子：PN結(jié)處于正向偏置時，從P區(qū)擴散到N區(qū)的空穴和從N區(qū)擴散到P區(qū)的自由電子均稱為非平衡少子。
擴散電容：擴散區(qū)內(nèi)電荷的積累和釋放過程與
電容器充、放電過程相同，這種電容效應(yīng)稱為Cd。
結(jié)電容：勢壘電容與擴散電容之和為PN結(jié)的結(jié)電容Cj。
雜質(zhì)
簡介
半導(dǎo)體中的雜質(zhì)對電阻率的影響非常大。半導(dǎo)體中摻入微量雜質(zhì)時，雜質(zhì)原子附近的周期勢場受到干擾并形成附加的束縛狀態(tài)，在
禁帶中產(chǎn)生附加的
雜質(zhì)能級。例如四價元素鍺或硅
晶體中摻入五價元素磷、砷、銻等雜質(zhì)
原子時，雜質(zhì)原子作為晶格的一分子，其五個
價電子中有四個與周圍的鍺（或硅）原子形成
共價結(jié)合，多余的一個電子被束縛于雜質(zhì)原子附近，產(chǎn)生類氫
能級。
雜質(zhì)能級位于
禁帶上方靠近導(dǎo)帶底附近。
雜質(zhì)能級上的電子很易激發(fā)到導(dǎo)帶成為
電子載流子。這種能提供電子載流子的雜質(zhì)稱為施主，相應(yīng)能級稱為施主能級。施主能
N型半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)圖
級上的
電子躍遷到導(dǎo)帶所需
能量比從
價帶激發(fā)到導(dǎo)帶所需能量小得多（圖2）。在鍺或硅晶體中摻入微量三價元素硼、鋁、鎵等雜質(zhì)
原子時，雜質(zhì)原子與周圍四個鍺（或硅）原子形成
共價結(jié)合時尚缺少一個電子，因而存在一個空位，與此空位相應(yīng)的
能量狀態(tài)就是
雜質(zhì)能級，通常位于
禁帶下方靠近
價帶處。
價帶中的電子很易激發(fā)到
雜質(zhì)能級上填補這個空位，使雜質(zhì)原子成為負離子。價帶中由于缺少一個電子而形成一個空穴載流子。這種能提供空穴的雜質(zhì)稱為
受主雜質(zhì)。存在
受主雜質(zhì)時，在
價帶中形成一個空穴載流子所需能量比本征半導(dǎo)體情形要小得多。半導(dǎo)體摻雜后其電阻率大大下降。加熱或光照產(chǎn)生的熱激發(fā)或光激發(fā)都會使自由載流子數(shù)增加而導(dǎo)致電阻率減小，半導(dǎo)體
熱敏電阻和
光敏電阻就是根據(jù)此原理制成的。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。
PN結(jié)
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
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)的單向?qū)щ娦?/span>
P端接
電源的正極，N端接電源的負極稱之為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。
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