事通達(dá)（深圳）電子有限公司2025-04-21

1. PN結(jié)的形成與勢(shì)壘區(qū)構(gòu)建 當(dāng)P型半導(dǎo)體（空穴濃度高）與N型半導(dǎo)體（電子濃度高）通過(guò)擴(kuò)散鍵合形成PN結(jié)時(shí)，界面處因濃度梯度發(fā)生載流子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)： P區(qū)空穴向N區(qū)遷移，與N區(qū)自由電子復(fù)合湮滅，留下帶負(fù)電的受主雜質(zhì)離子（如硼原子）； N區(qū)電子向P區(qū)擴(kuò)散，填補(bǔ)P區(qū)空穴并留下帶正電的施主雜質(zhì)離子（如磷原子）。 該過(guò)程持續(xù)至擴(kuò)散電流與漂移電流（離子固定電荷產(chǎn)生的內(nèi)建電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)載流子反向運(yùn)動(dòng)）達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，此時(shí)界面兩側(cè)形成空間電荷區(qū)（又稱(chēng)耗盡層），產(chǎn)生約0.6~0.8V（硅基）的內(nèi)建電勢(shì)差，形成阻止載流子進(jìn)一步擴(kuò)散的電勢(shì)壘。 2. 正向偏置下的載流子“突圍”機(jī)制 當(dāng)P區(qū)接電源正極（正向偏置）時(shí)，外加電場(chǎng)與內(nèi)建電場(chǎng)方向相反，勢(shì)壘區(qū)被壓縮至納米級(jí)： 空穴注入：P區(qū)空穴獲得電場(chǎng)勢(shì)能，越過(guò)勢(shì)壘進(jìn)入N區(qū)，成為非平衡少數(shù)載流子； 電子注入：N區(qū)電子在電場(chǎng)作用下進(jìn)入P區(qū)，同樣形成非平衡少數(shù)載流子。 注入的載流子在擴(kuò)散過(guò)程中與多數(shù)載流子復(fù)合發(fā)光（如LED）或形成擴(kuò)散電流，電流隨電壓指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)（符合肖克萊方程），導(dǎo)通壓降主要由半導(dǎo)體材料帶隙能量決定（硅管約0.6~0.8V，鍺管約0.2~0.3V）。此過(guò)程類(lèi)似“閘門(mén)開(kāi)啟”，電流通過(guò)需克服勢(shì)壘能量。 3. 反向偏置下的載流子“枷鎖”效應(yīng) 當(dāng)N區(qū)接電源正極（反向偏置）時(shí)，外加電場(chǎng)增強(qiáng)內(nèi)建電場(chǎng)，勢(shì)壘區(qū)擴(kuò)展至微米級(jí)： 熱激發(fā)載流子：有少數(shù)熱運(yùn)動(dòng)能量超過(guò)勢(shì)壘高度的載流子能越過(guò)勢(shì)壘，形成反向飽和電流（pA~nA級(jí)）； 復(fù)合抑制：N區(qū)注入的電子在進(jìn)入P區(qū)后迅速與空穴復(fù)合，無(wú)法形成持續(xù)電流。 此時(shí)電流幾乎不隨電壓變化，類(lèi)似“閘門(mén)緊閉”，有允許微量“漏電”。若反向電壓超過(guò)臨界值（擊穿電壓），強(qiáng)電場(chǎng)將加速載流子至碰撞晶格產(chǎn)生雪崩倍增效應(yīng)（或直接拉出價(jià)帶電子形成齊納擊穿），導(dǎo)致電流急劇增大。 4. 關(guān)鍵影響因素與動(dòng)態(tài)特性 材料特性：硅基二極管勢(shì)壘高度約0.7V，鍺基約0.3V，碳化硅（SiC）可達(dá)2~3V； 溫度效應(yīng)：溫度每升高10℃，反向飽和電流翻倍（因本征載流子濃度指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)），正向壓降降低約2mV/℃； 頻率響應(yīng)：高頻信號(hào)下，PN結(jié)的勢(shì)壘電容（約1~10pF）與擴(kuò)散電容（與電流相關(guān)）導(dǎo)致相位延遲，限制開(kāi)關(guān)速度（普通二極管約100kHz，肖特基二極管可達(dá)GHz級(jí)）。

本回答由 事通達(dá)（深圳）電子有限公司 提供