半导体PN结的工作原理
金属导电原理
原子的构成结构示意图
从图中可以看出，一个原子由原子核和核外电子构成 ，而原子核由质子和中子构成。中子不带电，质子带正电，核外电子带负电，整个原子显中性。
一个原子的最外层电子树为8时最稳定，电子数小于<4，受原子核的约束力小，容易脱离原子核。
电子数>4，受原子核的约束力大，不容易脱落原子核。
很多金属原子最外层电子数小于4，容易丢失电子，这些电子成为自由移动的电子，在电场的作用下，会发生定向移动形成电流，这就是金属导电的原理。
半导体元素一般最外层电子数为4，这个时候就比较特殊，既不容易失去电子，也不容易得到电子。两个原子或者多个原子共同使用他们的最外层电子数，在理想状态下达到电子饱和的状态，通过共价键形成最外层8个电子的稳定结构。
这中结构不是绝对的稳定，当电子受到能量激发时，也会发生跃迁，成为移动的电子，在电场的作用下形成发生定向移动，形成电流。电子的移动产生了空穴，相邻的电子容易跳过去填补这个空穴，空穴的移动也会产生电流。
硅原子比较稳定，只能生成少数的自由电子和空穴。既不能像金属那样导电，也不能像绝缘体一点都不导电，因此我们称硅为半导体。
在半导体中通过参杂 三价硼元素可以增加空穴浓度。因为硼原子在和硅原子的最外层4个电子形成共价键时，缺少一个电子，会从临近的硅原子夺取一个电子，因此产生一个空穴。这种参杂三价元素去增加空穴的浓度的半导体，称之为P（Postive）型半导体。
在半导体中通过参杂 五价磷元素可以增加自由电子浓度。因为磷原子在和硅原子的最外层4个电子形成共价键时，会多出一个电子，每参杂一个磷原子，会产生一个自由移动的电子。这种参杂五价元素去增加自由电子浓度的半导体，成为N（Negaitve）型半导体。
在一块半导体的两边掺入不同元素，这块半导体一边是P型，一边是N型。在两者交汇处会形成一个特殊的界面，这个界面称为PN结。
空穴和自由电子会分别扩散到对方区域，并且与对方区域的自由电子和空穴在边界附近互相中和掉。从而在边界区域形成内建电场。
内建电场会阻止P区的空穴向N区扩散，同时也会阻止N区的电子向P区扩散，这个时候流过PN结的电流为0。PN结因此也具有单向导电性。
PN结两端加上正向电压，内建电场削弱，半导体呈现导电性；
PN结两端加上反向电压，内建电场增强，半导体呈现高阻特性，不导电；
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