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模电——PN结

news 来源：原创 2025/5/24 9:21:11

一、铺垫

这篇文章将会吊打一切、只会从电子、电场力的角度来阐述PN结为啥会形成、和变薄、变厚；不再考虑空穴这种东西；——提出空穴的人，真不是东西

我敢打赌，全网，我的说法不一定对，但是绝对是唯一可以让你理解的人；

二、实战

模电中，最开始的是本征半导体和参杂半导体；这个东西你们看B站郑益慧老师的模电课程就行；为了方便理解，我们先讲述一个概念：参杂半导体认为是本征半导体参硼或参磷的一块东西即可；

1.我们看过广告，水与染料水碰触的一瞬间，会有一个融合的过程，被称之为扩散；两块参杂半导体拼接在一起因为参磷半导体本身对电子的束缚能力较弱，电子会从参磷半导体涌入参硼半导体（扩散现象）可是融合之时，扩散现象是从浓度高到浓度低进行的；

提出问题：因为电子的运动是无规则的，就是一群乱跑的小球；为啥电子不能直接从N区的最右面调到P区的最左面？

答：完全有可能，但是数量太少；因为扩散才是主要的；一个屋子中全是甲醛，一打开房间门就可以闻到，因为接触面很大，浓度由高向低扩散，上来就涌出去了；

当扩散进行时，由于N区失去了电子，PN结的N区带正电，P区得到电子、带负电；PN结形成了内电场；P区要阻止N区的多数载流子进入P区（同性相斥），N区要吸引N区更右面的电子来形成电中性（异性相吸）；在内电场的作用下，PN结就开始吸引与排斥，形成了一个动态平衡；合起来的这两块半导体依旧不带电；

三、正向电场力

重要：去网上找一个二极管伏安特性曲线；

未超过0.7V

P区施加正向电场力，吸引N区电子进入P区；同时也吸引P区的电子；（我是削弱电场力，不是把他变没有）N区的电子被吸引到PN结处的N区和P区，PN结处的N区的正离子（因为缺少电子，变成了离子），和电子结合，导致PN结变薄；外电场力吸引电子，PN结处的电子减少；PN结出的P区变薄；

二极管也会有电流存在，只不过太小了，很微弱；

超过0.7v后：

这是两块参杂半导体，即使在电场力的作用下，电场力不可能把参半导体的电子完全吸引过来，N区电子会大量积聚在PN结处的N区，N区的质子与电子中和，使得N区变薄；电子可能越过PN结跳入P区，也可能跳到PN结中的负离子处，但是我这个电场力会吸引负电荷，将P区的负电荷拽到P区的最左侧，使得PN结的P区变薄；

提出问题：既然有电场力的情况下，按这种分析方式来说，就不可能存在PN结了？

答：说的是对的；外加电场力削弱了内电场，可是它依旧是存在的，正如电子的无规则运动，在电场力的作用下，单位时间内，电子的有规则运动更加活跃，飞到PN结处的P区和N区的电子更多，内电场力在单位时间内的变化更多（微分的那个变量delta）电场力更大，电子互斥，一瞬间就飞出去了，到达N区的最右边；单位时间下，电子的数量更大，速度更快，所以导电性能更强；推导出二极管的伏安特性曲线有个爆发式的增长；出现了一个正向导通电压（0.7V）

四、反向电场力

当施加反向电场力，N区的正电场会吸引电子；PN结处的N区电子会向N区的更右面移动，N区的PN结会加宽；内电场作用力会更强；PN结处的内电场增强，是要和外电场抢电子的；会造成电子落入P区和PN结处的N区；P区的负电场会加强；PN结处内电场减弱；

PN结处的负电场会排斥电子，而且与内电场方向相同，单位时间内电子的有规则运动更活跃飞到PN结处的P区和N区的电子会更多；单位时间内电子数量越多，意味着总电场就要减弱，电子吸引不动了，电子就要向左扩散；

提出问题：你再扩散也没有电场力的力量大吧？

答：是的，这是一个动态平衡；所以你看二极管的反向特性曲线，因为二极管和稳压二极管所用的特性不一样；是无法在一起比较的，但是都是利用了PN结的正偏（正向电压）与反偏（反向电压）；

当二极管承受反向电压时，其反向电流保持在一个很小的水平，并且这个电流不会随着反向电压的增加而显著增大，这种现象称为反向饱和。这个很小的电流被称为反向饱和电流。

五、齐纳击穿

同样大小的参杂半导体，参杂浓度高时，PN结形成的电场宽度越小，因为相同宽度下，浓度越高，电场力越大；但是肯定要比低浓度的电场力大才合理；反向电场力，PN结加厚，电场力更大，直接将电子从共价键中拉出来，电子浓度升高，那单位时间的电流就变大；齐纳击穿

六、雪崩击穿

同样大小的参杂半导体，参杂浓度低时，PN结形成的电场宽度越大，反向电场力，PN结更厚，电场力更大，同样的负电荷，被加速的时间更长；做功更强，一下子把共价键打破；电子成为自由电子，再去击碎其余的共价键；电流急剧增大；发生雪崩击穿；

七、三极管

先提一嘴，三极管，你就把他看成两个二极管拼在一起，采用NPN型，共用一个P区；利用电压，一个正偏，一个反偏；利用其伏安特性曲线组形成的一个东西；

你按照我上面说的分析，绝对一点问题没有，发射极参杂浓度高（为了提供大量电子）、基极参杂浓度低而且薄（为了保证电子顺利通过基区，不会因为复合损失大量电子）、集电极面积大，参杂浓度界与基极与发射极之间（为了更好的收集电子，而参杂浓度也是为了让三极管能更有效的工作，实现电流的放大）

基极与发射极正偏，大量电子涌入基极，基极与集电极反偏，实现有倍数的放大电流