P-N结二极管

概述

  1. P-N 结二极管是所有电子设备运行不可或缺的一部分，它汇聚了所有形式的载流子传输、生成和复合。
  2. 多数载流子可以扩散穿过 P-N 结耗尽区，尽管电场阻碍了它们的穿过。由于漂移，到达结的少数载流子被扫过耗尽区。
  3. 在平衡状态下，电子和空穴的净电流（扩散和漂移电流）均为零，因为扩散电流与两种载流子的漂移电流大小相等且方向相反。

P-n 结二极管不仅是太阳能电池的基础，也是许多其他电子设备的基础，例如 LED、激光器、光电二极管和双极结晶体管 (BJT)。 p-n 结将前面所描述的复合、生成、扩散和漂移效应汇集到一个器件中。

载流子的平衡运动

没有外部输入的 p-n 结表示在耗尽区存在电场的情况下载流子生成、复合、扩散和漂移之间的平衡。尽管电场的存在对载流子穿过电场的扩散造成了阻碍，但一些载流子仍然通过扩散穿过p-n结。在下面的动画中，进入耗尽区的大部分多数载流子移动回它们起始的区域。然而，从统计上看，一些载流子将具有高速度并沿净方向行进足够的距离，最终穿过结。一旦多数载流子穿过结，它就变成少数载流子。它将远离结点继续扩散，并且在重新复合之前可以平均移动相当于扩散长度的距离。载流子在结上扩散而产生的电流称为扩散电流。在下面的动画中，观察在耗尽区中等待穿过结点的载流子。请记住，在实际的 p-n 结中，载流子的数量和速度要大得多，并且穿过结的载流子数量要大得多。

到达扩散区边缘的少数载流子被耗尽区中的电场扫过。该电流称为漂移电流。在平衡状态下，漂移电流受到结扩散长度内由热产生的少数载流子数量的限制。

full_screen.png 在平衡状态下，设备的净电流为零。电子漂移电流和电子扩散电流完全平衡（如果不平衡，则器件的一侧或另一侧都会出现电子净积聚）。类似地，空穴漂移电流和空穴扩散电流也相互平衡。