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法學半導體二極體的PN接面理論
當P型半導體與N型半導體適當連線時，半導體的接觸面稱為PN接面。
PN接面的特性
P型半導體以空穴為主導電荷載流子，N型半導體以自由電子為主導電荷載流子。當P型和N型材料適當連線形成PN接面時，N側的自由電子會擴散到P側，P側的空穴會擴散到N側。由於兩種材料都電中性，因此在結的N側會積聚正電荷，在P側會積聚負電荷。這種電荷積累很快就會阻止進一步的擴散，因為N側的正電荷會排斥從P側穿過結的空穴，P側的負電荷會排斥從N側穿過結的電子。因此，在載流子穿過結的過程中會形成一個勢壘，這被稱為**勢壘電壓 (VB)**。VB 的值範圍為 0.1 到 0.7 V。
從電勢分佈圖可以看出，建立了一個勢壘，產生了電場。該電場阻止了多數載流子穿過結。結附近的區域稱為**耗盡區**，因為該區域的移動載流子被耗盡了。
PN接面的偏置
在電子學中，偏置是指使用直流電壓來為電子器件建立某些工作條件。
PN接面的偏置條件有兩種：
- 正向偏置
- 反向偏置
正向偏置
當施加的外部直流電壓以抵消勢壘電壓的方式作用於PN接面，從而允許電流流動時，稱為正向偏置。
為了使PN接面正向偏置，將P型材料連線到電池的正極，將N型材料連線到電池的負極。施加的正向電壓建立了一個電場，該電場與勢壘電勢的方向相反。由於勢壘電勢非常小，因此小的正向電壓就可以消除勢壘電勢。一旦勢壘電勢被消除，結電阻就幾乎為零，並且正向電流開始流過電路。
從PN接面的正向IV特性曲線可以看出，最初正向電流緩慢增加，所得曲線是非線性的。這是因為施加的電壓用於克服勢壘電壓。一旦施加的電壓大於勢壘電壓，PN接面就如同普通的導體一樣。因此，正向電流隨著施加電壓的增加而急劇增加。曲線幾乎是線性的。
反向偏置
當施加在PN接面上的外部直流電壓的方向使得勢壘電壓增加時，稱為反向偏置。
為了使PN接面反向偏置，將電池的負極連線到P型材料，將正極連線到N型材料。由施加的反向電壓引起的電場與勢壘電壓引起的電場方向相同。增加的勢壘電壓阻止了載流子穿過結。因此，結對電流的流動提供了非常高的電阻。
從反向偏置結的IV特性曲線可以看出，在反向偏置下，電路中會流過幾μA數量級的小電流。這被稱為反向漏電流，是由少數載流子（P型中的電子和N型中的空穴）引起的。隨著反向電壓的增加，達到PN接面擊穿點，大量的電流開始流過PN接面，對應於這一點的電壓稱為**擊穿電壓或齊納電壓 (VZ)**。反向電流的突然上升可能會由於過熱而永久損壞結。
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