上一篇文章说明了什么是P型半导体和N型半导体，这篇文章说说把P型半导体和N型半导体放在一起会怎么样。

注：至于为什么要讨论它们放在一起会怎样，那是因为二极管的基本结构就是把它们放在一起。总之我们先来说说它们放在一起会怎样。

如果我们把一个P型半导体和一个N型半导体一左一右放在一块基板上，就会如下图。

其中左边是P型半导体，右边是N型半导体。左边的小白点代表空穴，右边的小黑点代表自由电子。当然因为不管是P型半导体还是N型半导体它们本身也可能会由于温度或光照产生少数自由电子和空穴，所以左图中有少数小黑点右图中有少数小白点。

那左边的负号和右边的正号是什么意思呢？要解释正负号我们以在硅中掺入硼的P型半导体为例，它的电子结构如图所示。

我们把掺入的硼原子称为杂质原子。我们知道每个硅原子和周围4个硅原子形成共价键会形成稳定结构，我们也知道最外层必须是8个电子才是稳定结构。而杂质原子与周围的硅原子形成共价键时还缺少一个电子所以产生一个空穴。这个空穴会吸引附近比较活跃的硅原子的电子过来填补，那么杂质原子因为得到电子带负电变成了不能移动的负离子，所以用负号表示。

然后我们再说说N型半导体的情况，电子结构图如下：

N型半导体是掺入了5价的杂质原子，所以杂质原子在和周围的硅原子形成共价键还多出一个电子。这个多出的电子因为没有参与共价键的形成所以是没有受到共价键的约束的。所以只需要吸收很小的能量这个电子变成了自由电子跑出来。那么杂质原子因为失去电子而带正电变成了不能移动的正离子，所以用正号表示。

好了，对于第一幅图已经解释完了，然后我要提醒大家注意一点，就是P型半导体和N型半导体都是显电中性的。

至于为什么我们显电中性下面再来分析下。

首先上一文已经说到本征激发出来的电子和空穴是成对出现的，而上面所说的杂质原子吸收了一个电子必然有另一个原子失去电子。总而言之可以得到一个结论就是正电荷数总是等于负电荷数，所以整个P型半导体是显电中性的。差不多的道理也能看出N型半导体也是显电中性的。

好了，该说明的和该注意的都指出来了，那么我们再看看如果只是单纯把P型半导体和N型半导体放在一起不添加任何干扰它们会怎样？

答案是，右边的N型半导体的自由电子由于浓度远远大于左边的P型半导体，所以右边的自由电子会扩散到左边，称为扩散运动。然后从右边扩散到左边的电子会填补左边的空穴。

结果如图：

这样的话右边跑来的电子填补了左边的空穴，那么左边就留下光秃秃的负离子，右边也光秃秃的只有正离子。这样左右两边的电中性都被破坏且表现出相反的电荷，那么就会产生一个内电场，我们知道电场的方向是正指向负，所以内电场的方向是右边指向左边。而因为这个内电场的存在又会使本来在左边的电子和跑到左边的电子在电场的作用下往右跑，我们称为漂移运动。同时内电场也会抑制电子从右往左跑，也就是说会抑制扩散运动。

其状态如下图所示。图中红线所夹的区域代表内电场。

当然一开始左边的电子比较少所以漂移运动肯定是小于扩散运动的。但是由于扩散运动往左边跑的电子越来越多，使左边的负电荷和右边的正电荷都越来越多，所以内电场越来越强，内电场越来越强，漂移运动和对扩散运动的抑制力度越来越强。最后电子的移动就会动态平衡，这个内电场也会固定。因为电子移动动态平衡了，也就是说红线所夹的这个区域的宽度也就固定了。

这个红线所夹的区域空间电荷区，需要注意的是空间电荷区的载流子都被耗尽了。

我们把它也叫做PN结。

转载于:https://www.cnblogs.com/xuhongchuan/archive/2012/11/26/2789431.html

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