pn结构是半导体器件中最常见的结构之一,它由p型半导体和n型半导体形成。pn结构的性能是基于其区域内的载流子浓度差异。当p型材料和n型材料连接时,因为p型材料中存在大量的空穴,而n型材料中存在大量的自由电子,空穴和自由电子会互相扩散,形成一个空间电荷区域。这个区域是pn结构性质的关键,影响了电子流和空穴漂移的运动。pn结构具有多种性能。
pn结具有良好的整流性能,这是表现在电流只能沿着一个方向流动。 pn结的正向电压和反向电压特性不同,正向电压下载流子能够通过pn结,进而形成电流。而在反向电压下,电子和空穴无法通过pn结,导致几乎没有电流通过。此外,当反向电压增加到一定程度,pn结将会击穿。这种特性使得pn结可以广泛应用于电源、电压切换器、变压器等电子设备中。
pn结具有优秀的光电性能。当光线照射在pn结上时,晶体管的载流子浓度分布会发生变化,导致pn结的电阻率发生变化,进而引起电流的变化。这种原理被应用在太阳能电池和光电二极管中。 光照可导致载流子产生,使得pn结区域形成一个电场,形成光电压。发光二极管(LED)也是这种效应的冷光源,有很多优势:无汞,软性脆弱等待,寿命长等。
pn结具有良好的放大性能,这是因为pn结在电场的作用下能够形成一种变容器的效应。 当电子和空穴通过pn结时,会使得pn结内的电容产生变化。应用于放大器领域时,pn结具有高增益和低噪声等优势,并具有广泛应用于放大器、开关、调制器等电子设备中。