PN结具有以下特性:
单向导电性
正向偏置:当外加正向电压时(P区接正极,N区接负极),PN结导通,存在较大的正向电流。这是由于外加电压抵消了内建电场,降低了PN结的势垒高度差,使得多数载流子(电子和空穴)能够自由扩散,形成较大的正向电流。
反向偏置:当外加反向电压时(P区接负极,N区接正极),PN结截止,反向电流极微弱。这是由于内建电场增强,抬升了PN结的势垒高度差,空间电荷区变宽,阻止了多数载流子的扩散,加速了少数载流子的漂移,形成极微弱的反向电流。
反向击穿性
当反向电压增大到一定程度时,内建电场强度增大,载流子可能发生带隙之间的隧穿或雪崩效应,导致反向电流突然增大,这一现象称为击穿。击穿电压取决于PN结的掺杂浓度,掺杂浓度越高,空间电荷区电场越强,击穿电压越低。
伏安特性
PN结的伏安特性描述了其电压与电流之间的关系。在正向偏置时,随着电压的增加,电流迅速增加;而在反向偏置时,电流几乎保持不变,直到发生击穿。
电容特性
PN结具有电容特性,这与其空间电荷区的宽度和电荷分布有关。在反向偏置时,空间电荷区变宽,电容减小;而在正向偏置时,空间电荷区变窄,电容增加。PN结的等效电容等于势垒电容和扩散电容之和。
温度影响
PN结的导电性能受温度影响较大。温度变化会影响载流子的运动速度和本征激发的程度,因此在设计和运用时需要考虑温度的影响。
其他特性
整流作用:PN结只允许电流沿一个方向流动,具有整流作用,因此在电路中可以作为二极管使用。
发光特性:当PN结被注入适当电流时,可以发生光致辐射,产生可见光或红外光,广泛应用于光电子器件中,如LED和激光二极管。
光电效应:当光照射到PN结上时,可以产生光电效应,即将光能转化为电能,在光电转换器件中扮演重要角色,如太阳能电池。
可控性:通过调节PN结的正向或反向偏置电压,可以控制电流的流动情况,实现信号调制和放大功能。
这些特性使得PN结在电子器件和电路中有着广泛的应用,如二极管、晶体管、集成电路等。