一个半导体PN结从未提及问题探析摘要：PN结是半导体技术的关键所在，它又称为内电场,具有一定的电位差，但为什么做成二极管后在它的两端却没有电压呢？这个问题在所有的模电书籍上都未提及。本文针对这个问题进行分析探讨。Abstract：PNagglomerate,whichisalsocalledinternalelectromagneticfieldandhascertainvoltage,isthekeytothesemiconductortechnique.Buttherearenotvoltageatbothendswhenitismadeintoadiode・Notoneanalogueelectrontechniquebookhasmentionedtheproblemabove・Thisarticleanalyzesandprobesintoit.关键词：半导体；PN结；电压Keywords：semiconductor；PNagglomerate；voltage中图分类号：［TM23］文献标识码：A文章编号：1006-4311(2012)30-0209-020引言自上个世纪四十年代造出第一只二极管以来，电子技术得到了飞速发展。它的发展给我们的生活带来了革命性的变化。模拟电子技术基础是电子技术的一个分支，它是高等院校电子类、通信类、信息类等专业一门必修的专业基础课。这门课程最基础的知识就是半导体，而半导体最基本的也是最重要的应用就是PN结。PN结是构成各种半导体器件的基础。在所有模电书籍中，都对PN结进行了详细的阐述，但有一个问题书籍上都没有解释，这就是本文提到的问题。1PN结的形成在自然界中，存在一种现象：分子或原子会由浓度高的地方向浓度低的地方运动，我们称为扩散。在一块半导体中,如果一边形成P型半导体，一边形成N型半导体，则在它们的交界面处，就会出现自由电子和空穴的浓度差。P型半导体的空穴浓度比N型半导体的空穴浓度高，而N型半导体的自由电子浓度比P型半导体的自由电子浓度高（如图1所示,我们用小圆圈表示P型半导体中的空穴，用小黑点表示N型半导体中的自由电子），由此就会产生载流子（空穴和自由电子）的扩散。根据扩散的自然规律，在半导体中，P型半导体区域中的“空穴”会向N型半导体区域扩散，N型半导体区域中的“自由电子”会向P型区域扩散（如图2所示）。在扩散前，原来P区和N区的正负电荷是相等的，是电中性的。随着N区的“自由电子”向P区扩散，P区的'‘空穴”向N区扩散，在半导体交界面的两边就留下了不能移动的正负离子。它们都是带有电荷的，这样在交界面处就形成了一定的空间电荷区，P型半导体区积累了一定数量的负电荷，N型半导体区积累了一定数量的正电荷。根据电磁场理论，在交界面处就会产生一个由N区指向P区的电场，我们称为'‘内电场”。随着扩散的进行、内电场的建立，载流子的扩散运动将由于受到电场力的作用而受到阻碍，扩散运动将逐渐减弱。这是因为“空穴”带有一个电量的正电荷，“空穴”由半导体的P区向N区扩散，运动方向是逆着电场方向的，“自由电子”带有一个电量的负电荷，“自由电子”由半导体的N区向P区扩散是顺着电场方向的，它们在电场中运动，都要受到电场力的作用，力的作用方向和它们的运动方向相反，因此，扩散运动进行的时间越长，扩散到对方区域的载流子越多，在交界面处留下的空间电荷就越多，电场就越强,扩散运动受到的阻力就越大，扩散运动就越弱。与此同时，P区和N区的少数载流子（P区为自由电子，N区为空穴）也在做不规则运动，当它们运动到内电场的边缘时，在电场力的作用下，就会漂移（漂移：在电场力作用下载流子的定向运动）到对方的区域。显然，扩散时间越长，内电场越强，漂移越容易进行。漂移到对方区域的少数载流子会与空间电荷区的电荷“复合"，使空间电荷减少，空间电荷区变窄。漂移和扩散这两种运动的方向是相反的，对内电场的影响也是不同的。扩散运动使内电场加强，空间电荷区变宽；漂移运动使内电场减弱，空间电荷区变窄。刚开始，只有扩散运动，没有漂移运动。随着扩散的进行，内电场的建立，开始阻止扩散运动，有漂移运动产生。此时，扩散运动占据优势,扩散运动强，漂移运动弱。随着扩散的进一步进行，内电场越来越强，扩散就越来越不容易进行，相反，漂移越来越容易进行。直到这两种运动达到一种平衡状态，也就是说，在同一时间内，扩散到对方区域的载流子的数目和漂移到对方区域的载流子的数目相等，这样，从宏观上看，相当于没有载流子的运动一...