pn结是指由P型半导体和N型半导体通过熔合或扩散等方法产生一个正向偏压的结,同时,在这个结的两侧形成一个电场,形成了一个重要的p-n转换区域。
pn结在半导体器件的制造中起到至关重要的作用,如二极管、晶体管、场效应器件等都需要用到pn结。
当pn结被正向偏压时,P区的空穴向N区的电子注入,同时,N区的电子向P区的空穴注入。由于正向偏压的作用,pn结变得导电,电子和空穴开始在转换区继续扩散,且扩散速率随着正向偏压的增大而加快。
而在转换区中的电子和空穴聚合,形成正向偏压的电流I的主要组成部分。另一个方面是由于pn结两侧的电场的不平衡,在P区和N区的接口处形成空间电荷区,即层结电容,这个电容与偏压有关,随着偏压增大层结电容减小。
当pn结被反向偏压时,由于阻挡层电荷效应,导致电子和空穴不能穿过pn结,形成了极高的电阻,此时,只有极小的反向电流流过管子。
另一个方面,随着反向电压的增大,PN结中的层结电容增大,当反向电压达到一定程度时,即到达击穿电压,电容迅速减小,使大量的反向电流通过PN结,pn结被激励成射频振荡器、瞬变抑制器等多种电子器件。
pn结在高温下,其反向电流显著增大,这是由于热激发产生的载流子增多,进而导致晶体管中电偏压增加,从而使反向电流增大。且pn结的特性曲线在高温条件下会发生移位。
而在低温度下,pn结的电参量如温度系数等会有一定程度地变化,较低的温度会导致温度系数变得更小,从而使电子器件的稳定性与精度更高。