什麼是PN接面

PN結采用不同的摻雜工藝，將P型半導體與N型半導體制作在同一塊矽片上，在它們的交介面就形成空間電荷區稱PN接面。PN接面具有單向導電性。

PN接面（PN junction）

一塊單晶半導體中 ，一部分摻有受主雜質是P型半導體，另一部分摻有施主雜質是N型半導體時 ，P 型半導體和N型半

導體的交介面附近的過渡區稱。PN接面有同質結和異質結兩種。用同一種半導體材料製成的 PN 結叫同質結 ，由禁頻寬度不

同的兩種半導體材料製成的PN接面叫異質結。製造PN接面的方法有合金法、擴散法、離子注入法和外延生長法等。製造異質

結通常採用外延生長法。

在P 型半導體中有許多帶正電荷的空穴和帶負電荷的電

離雜質。在電場的作用下，空穴是可以移動的，而電離雜質（離子）是固定不動的 。N 型半導體中有許多可動的負電子

和固定的正離子。當P型和N型半導體接觸時，在介面附近空穴從P型半導體向N型半導體擴散，電子從N型半導體向P型半

導體擴散。空穴和電子相遇而複合，載流子消失。因此在介面附近的結區中有一段距離缺少載流子，卻有分佈在空間的

帶電的固定離子，稱為空間電荷區 。P 型半導體一邊的空間電荷是負離子 ，N 型半導體一邊的空間電荷是正離子。正負

離子在介面附近產生電場，這電場阻止載流子進一步擴散 ，達到平衡。

在PN接面上外加一電壓 ，如果P型一邊接正極 ，N型一邊接負極，電流便從P型一邊流向N型一邊，空穴和電子都向界

面運動，使空間電荷區變窄，甚至消失，電流可以順利通過。如果N型一邊接外加電壓的正極，P型一邊接負極，則空穴和

電子都向遠離介面的方向運動，使空間電荷區變寬，電流不能流過。這就是PN接面的單向導性。

PN接面加反向電壓時 ，空間電荷區變寬 ， 區中電場增強。反向電壓增大到一定程度時，反向電流將突然增大。如果外

電路不能限制電流，則電流會大到將PN接面燒燬。反向電流突然增大時的電壓稱擊穿電壓。基本的擊穿機構有兩種，即隧

道擊穿和雪崩擊穿。

PN接面加反向電壓時，空間電荷區中的正負電荷構成一個電容性的器件。它的電容量隨外加電壓改變。

根據PN接面的材料、摻雜分佈、幾何結構和偏置條件的不同，利用其基本特性可以製造多種功能的晶體二極體。如利

用PN接面單向導電性可以製作整流二極體、檢波二極體和開關二極體，利用擊穿特性製作穩壓二極體和雪崩二極體利用

高摻雜PN接面隧道效應制作隧道二極體利用結電容隨外電壓變化效應制作變容二極體。使半導體的光電效應與PN接面相結

合還可以製作多種光電器件。如利用前向偏置異質結的載流子注入與複合可以製造半導體鐳射二極體與半導體發光二極

管利用光輻射對PN接面反向電流的調製作用可以製成光電探測器利用光生伏特效應可製成太陽電池。此外，利用兩個

PN接面之間的相互作用可以產生放大，振盪等多種電子功能 。PN接面是構成雙極型電晶體和場效應電晶體的核心，是現代電

子技術的基礎。在二級管中廣泛應用。