半导体物理——PN结
非量子理论（经典物理理论）解释：
N型半导体和P型半导体接触后，N型半导体这边的多子电子由于浓度差会往P型半导体这边扩散，扩散过来的电子会和P型半导体的多子空穴复合，在两者之间形成空间电荷区，区内存在内建电场，由N区指向P区，内建电场组织N区的电子向P区扩散。
施加正向电压，即电池的正极接P区，负极接N区。电池产生的外电场削弱内建电场，多子扩散运动加剧，回路导通。
施加反向电压，即电池的正极接N区，负极接P区。电池产生的外电场加上内建电场，抑制了N区这边的多子电子扩散运动，加强了P区这边少子电子的漂移运动，由于少子的数量极少，形成的漂移电流可忽略不计，即反向不导通。
在空间电荷区，外电场加上内建电场，使与空穴复合的电子受到从P区指向N区的合电场力，若是该合电场力足够大，则使这些电子脱离共价键进入N区，此时大量电子也从P区右侧注入，则电流瞬间增大，这种现象称为击穿。
但是正向导通时，内建电场力被削弱，N区的多子自由电子往P区运动，P区这边刚开始与空穴复合的电子被这些多子撞击脱离空穴，则电流形成。也就是说这种电子撞击的力使得与空穴复合的电子脱离了出来，而加反向电压时形成的合电场力反而没法使与空穴复合的电子脱离出来。
量子理论（能带理论）解释：
两个前提：电子从费米能级高的N区流向费米能级低的P区
当P型半导体和N型半导体接触，N区费米能级高于P区费米能级，电子从N区导带流向P区导带，流过来的电子由于能量下降，很快与价带上的空穴复合，同时P区能带上移，N区能带下降，当两者的费米能级达到同一水平时，N区和P区之间形成势垒，势垒区内存在内建电场，N区电子由于能量不足以跨过势垒，停止移动。
施加正向电压后，产生的外电场与内建电场方向相反，两者在空间电荷区叠加产生合电场，若外电场小于内建电场，势垒降低，N区导带电子得到外电场的能量，跨过势垒进入P区导带，N区价带的电子也得到能量跨过势垒；若外电场大于内建电场，则势垒高低方向改变，N区能带高于P区能带，电子疯一般地由N区流向P区。
施加反向电压后，与内建电场同方向的外电场和内建电场叠加，势垒升高，外电路的电子由于电场进入P区，这些进入P区的电子与空穴复合，并处在P区价带，虽然P区价带高于N区价带，但是P区价带的电子并不会流入N区价带，因为N区价带此时是满带，并不能容纳多余的电子。当施加的反向电压很大，P区和N区的价带电子被激发到导带，N区的价带此时有了空位，则P区价带和导带的电子流入N区，电流因此得以流通，这种现象称为PN结击穿。
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