PN结

PN结

PN结是半导体器件的基本结构单元，由P型半导体和N型半导体接触形成。它是光电池和光敏管等光电器件工作的物理基础。

形成与特性

P型半导体中空穴浓度高，N型半导体中电子浓度高。两者接触时，由于浓度差，电子从N区向P区扩散，空穴从P区向N区扩散，在交界处形成空间电荷区（耗尽区），产生内建电场。内电场方向由N区指向P区，阻止载流子继续扩散，最终达到动态平衡。

在光电器件中的作用

光生伏特效应

当光子能量大于半导体禁带宽度的光照射PN结时，激发出电子-空穴对。在内电场作用下，电子被拉向N区，空穴被拉向P区，产生光生电动势。这是光电池的工作原理。

光敏效应

当PN结处于反向偏置时，无光照时反向电流很小（截止状态）。有光照时产生光生电子-空穴对，形成光电流。这是光敏管的工作原理。

耗尽区

PN结中因N区的电子向P区移动、P区的空穴向N区移动，二者复合形成一个既无电子也无空穴的耗尽区。在该区域中，半导体物质恢复到绝缘状态。无光照时，耗尽区使PN结呈现高阻状态。