【p－n 结】

在一块半导体中，掺入施主杂质，使其中一部分成为 n 型半导体，其余部分掺入受主杂质而成为 p 型半导体，当 p 型半导体和 n 型半导体这两个区域共处一体时，这两个区域之间的交界层就是 p－n 结。p－n 结很薄， 结中电子和空穴都很少，但在靠近 n 型一边有带正电荷的离子，靠近 p 型一边有带负电荷的离子。这是因为，在 p 型区中空穴的浓度大，在 n 型区中电子的浓度大，所以把它们结合在一起时，在它们交界的地方便要发生电子和空穴的扩散运动。由于 p 区有大量可以移动的空穴，n 区几乎没有空穴，空穴就要由 p 区向 n 区扩散。同样 n 区有大量的自由电子，p 区几乎没有电子，所以电子就要由 n 区向 p 区扩散。随着扩散的进行，p 区空穴减少，出现了一层带负电的粒子区；n 区电子减少，出现了一层带正电的粒子区。结果在 p－n 结的边界附近形成了一个空间电荷区，p 型区一边带负电荷的离子，n 型区一边带正电荷的离子，因而在结中形成了很强的局部电场，方向由 n 区指向 p 区。当结上加正向电压（即 p 区加电源正极， n 区加电源负极）时，这电场减弱，n 区中的电子和 p 区中的空穴都容易通过，因而电流较大；当外加电压相反时，则这电场增强，只有原 n 区中的少数空穴和 p 区中的少数电子能够通过，因而电流很小。因此 p－n 结具有整流作用。当具有 p－n 结的半导体受到光照时，其中电子和空穴的数目增多，在结的局部电场作用下，p 区的电子移到 n 区，n 区的空穴移到 p 区， 这样在结的两端就有电荷积累，形成电势差。这现象称为 p－n 结的光生伏特效应。由于这些特性，用 p－n 结可制成半导体二极管和光电池等器件。如果在 p－n 结上加以反向电压（n 区加在电源正极，p 区加在电源负极）， 电压在一定范围内，p－n 结几乎不通过电流，但当加在 p－n 结上的反向电压越过某一数值时，发生电流突然增大的现象。这时 p－n 结被击穿。p－n 结被击穿后便失去其单向导电的性能，但结并不一定损坏，此时将反向电压降低，它的性能还可以恢复。根据其内在的物理过程，p－n 结击穿可分为雪崩击穿和隧道击穿两种。由于 p－n 结具有这种特性，一方面可以用它制造半导体二极管，使之工作在一定电压范围之内作整流器等；另方面因击穿后并不损坏而可用来制造稳压管或开关管等器件。