什么是pn结及半导体基础知识

当 N 型半导体和 P 型半导体材料首次结合在一起时，PN 结两侧之间存在非常大的密度梯度。结果是，来自施主杂质原子的一些自由电子开始迁移穿过这个新形成的结，以填充 P 型材料中的空穴，从而产生负离子。

然而，由于电子已经从 N 型硅穿过 PN 结移动到 P 型硅，它们在负侧留下带正电的施主离子 ( N D )，现在来自受主杂质的空穴迁移穿过反方向的结进入有大量自由电子的区域。

结果，沿结的 P 型电荷密度被带负电的受体离子（ N A ）填充，沿结的 N 型电荷密度变为正。这种跨越 PN 结的电子和空穴的电荷转移称为扩散。这些 P 层和 N 层的宽度取决于每一侧分别掺杂受主密度N A和施主密度N D的程度。

这个过程来回持续，直到已经穿过结的电子数量具有足够大的电荷以排斥或阻止任何更多的电荷载流子穿过结。最终将出现平衡状态（电中性情况），当供体原子排斥空穴而受体原子排斥电子时，在结区域周围产生一个“势垒”区域。

由于没有自由电荷载流子可以停留在存在势垒的位置，因此与远离结的 N 和 P 型材料相比，结两侧的区域现在完全耗尽了任何更多的自由载流子。PN 结周围的这个区域现在称为耗尽层。

PN 结每一侧的总电荷必须相等且相反，才能在结周围保持中性电荷状态。如果耗尽层区域的距离为D，则它因此必须在正极侧穿透Dp的距离，在负极侧穿透Dn的距离，给出两者之间的关系： Dp*N A = Dn*N D 以保持电荷中性也称为平衡。

由于 N 型材料失去了电子而 P 型材料失去了空穴，因此 N 型材料相对于 P 型变为正。然后，在结的两侧存在杂质离子会导致在该区域上建立电场，N 侧相对于 P 侧处于正电压。现在的问题是，自由电荷需要一些额外的能量来克服现在存在的势垒，才能穿过耗尽区结。

在PN结的两端之间施加一个合适的正向电压（正向偏压）可以为自由电子和空穴提供额外的能量。克服目前存在的这种势垒所需的外部电压在很大程度上取决于所使用的半导体材料的类型及其实际温度。

通常在室温下，硅耗尽层两端的电压约为 0.6 – 0.7 伏，锗约为 0.3 – 0.35 伏。即使设备没有连接到任何外部电源，这种势垒也始终存在，如二极管所示。

这种跨结的内置电位的意义在于它反对空穴和电子穿过结的流动，这就是为什么它被称为势垒的原因。在实践中，PN 结是在单晶材料中形成的，而不是简单地将两个单独的部件连接或熔合在一起。

这一过程的结果是 PN 结具有整流电流-电压（IV 或 I-V）特性。电触点熔接到半导体的任一侧，以现与外部电路的电连接。制成的电子器件通常称为PN 结二极管或简称为信号二极管。

然后我们在这里看到，可以通过将不同掺杂的半导体材料连接或扩散在一起来制造 PN 结，以生产称为二极管的电子器件，该器件可用作整流器、所有类型的晶体管、LED、太阳能电池的基本半导体结构，以及更多这样的固态设备。

半导体PN结温度传感器是利用晶体二极管或三极管PN结的结电压随温度变化的原理制成的。二极管温度传感器的特性是随着温度的升高，其正向特性曲线左移，即正向压降减小，故成负温度系数；反向特性曲线下移，即反向电流增大。一般在20°C附近，温度每升高1°C，其正向压降减小2～2.5mV，基本上呈线性关系，比例系数约为-2mV/K。PN结的反向电流是随温度呈指数规律变化。硅二极管的电流方程为：I=I0eqv/2KTI0=f(T)T3/2e-Eg/2KTI=f(T)T3/2e(qv-Eg)/2KT令S=f(T)T3/2V=Eg/q-2KT/q(LnS-LnI)VF=Vgo-C1KT/qPN结温度传感器的优点在于具有较好的线性度、尺寸小、响应快、灵敏度高。但它的测温范围比较窄，一般在-50到150℃。

电子走式是个啥..

p型和n型si的划分是以杂质掺杂以后的载流子类型划分的,如果是空穴导电为p型,电子导电为n型

当pn结正向接通的时候(p-si接正电位),在电场作用下n-si的电子被吸向正极,p-si的空穴被吸向负极形成电流.

如果pn结反接(n-si接正极),此时反向偏压阻止载流子的流动,故pn结不能形成电流流动.

这仅是很粗略的大致的解释,

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补充:加反向偏压时有很小的反向漏电流,大小是一个恒定值.

反压时加强了pn结势垒区的内建电场,更强地阻止了多子载流子的流动.这时反向电流是由p、n区的少子漂移形成，由于少子的数量级比多子少许多数量级，所以反向电流比正向电流少很多，近似处理可以认为反向不导通。

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