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法学半导体二极管的PN结理论
当P型半导体与N型半导体适当连接时，半导体的接触面称为PN结。
PN结的特性
P型半导体以空穴为主导电荷载流子，N型半导体以自由电子为主导电荷载流子。当P型和N型材料适当连接形成PN结时，N侧的自由电子会扩散到P侧，P侧的空穴会扩散到N侧。由于两种材料都电中性，因此在结的N侧会积聚正电荷，在P侧会积聚负电荷。这种电荷积累很快就会阻止进一步的扩散，因为N侧的正电荷会排斥从P侧穿过结的空穴，P侧的负电荷会排斥从N侧穿过结的电子。因此，在载流子穿过结的过程中会形成一个势垒，这被称为**势垒电压 (VB)**。VB 的值范围为 0.1 到 0.7 V。
从电势分布图可以看出，建立了一个势垒，产生了电场。该电场阻止了多数载流子穿过结。结附近的区域称为**耗尽区**，因为该区域的移动载流子被耗尽了。
PN结的偏置
在电子学中，偏置是指使用直流电压来为电子器件建立某些工作条件。
PN结的偏置条件有两种：
- 正向偏置
- 反向偏置
正向偏置
当施加的外部直流电压以抵消势垒电压的方式作用于PN结，从而允许电流流动时，称为正向偏置。
为了使PN结正向偏置，将P型材料连接到电池的正极，将N型材料连接到电池的负极。施加的正向电压建立了一个电场，该电场与势垒电势的方向相反。由于势垒电势非常小，因此小的正向电压就可以消除势垒电势。一旦势垒电势被消除，结电阻就几乎为零，并且正向电流开始流过电路。
从PN结的正向IV特性曲线可以看出，最初正向电流缓慢增加，所得曲线是非线性的。这是因为施加的电压用于克服势垒电压。一旦施加的电压大于势垒电压，PN结就如同普通的导体一样。因此，正向电流随着施加电压的增加而急剧增加。曲线几乎是线性的。
反向偏置
当施加在PN结上的外部直流电压的方向使得势垒电压增加时，称为反向偏置。
为了使PN结反向偏置，将电池的负极连接到P型材料，将正极连接到N型材料。由施加的反向电压引起的电场与势垒电压引起的电场方向相同。增加的势垒电压阻止了载流子穿过结。因此，结对电流的流动提供了非常高的电阻。
从反向偏置结的IV特性曲线可以看出，在反向偏置下，电路中会流过几μA数量级的小电流。这被称为反向漏电流，是由少数载流子（P型中的电子和N型中的空穴）引起的。随着反向电压的增加，达到PN结击穿点，大量的电流开始流过PN结，对应于这一点的电压称为**击穿电压或齐纳电压 (VZ)**。反向电流的突然上升可能会由于过热而永久损坏结。
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