P型和N型半导体独立存在时是怎样的情况？形成P-N结后又是怎样的情况？

P型和N型半导体独立存在时是怎样的情况？形成P-N结后又是怎样的情况？

如图1所示，这是一块P型和一块N型半导体独立存在时的情况。此时，P型与N型半导体是各自单独存在的，并没有形成P-N结。从图中可以看出，它们单独存在时，在P型半导体中，成为载流子的空穴具有正电荷，而所生成的阴离子在电量上与它们相等。同理，在N型半导体中也由于电子与阳离子的电量相等而呈中性。 

图1　一块P型和一块N型半导体独立存在时示意 

如图2所示，当P型与N型两种半导体结合在一起时，由于交界面处存在载流子浓度的差异，这样电子和空穴都要从浓度高的地方向浓度低的地方扩散。P型区的空穴向N型区扩散，而N型区的电子向P型区扩散。但是，电子和空穴都是带电的，它们扩散的结果就使P型区和N型区中原来的电中性条件破坏了。P型区一侧因失去空穴而留下不能移动的负离子，N型区一侧因失去电子而留下不能移动的正离子。这些不能移动的带电粒子通常称为空间电荷，它们集中在P型区和N型区交界面附近，形成了一个很薄的空间电荷区，这就是人们所说的P-N结。 

图2　一块P型和一块N型半导体形成P-N结示意 

不管是电子还是空穴的迁移都是靠电子的运动来实现的。这样就在P-N结两侧发生电子与空穴的复合。这种复合过程可以想象为，一个电子碰到了空穴，电子进入空穴正好填补了空穴所缺的电子，这样空穴就消失，因为填补空穴的电子并非来自邻近原子的价电子，所以并未产生新的空穴，所以就没有发生空穴的位移。而来自导带的电子填充了空穴，变成受束缚的价电子，也不参加导电。这样在P-N结两侧的一定尺寸的范围内可移动的载流子基本上消失，也就是耗尽，因此，这个层在学术上被称为“耗尽层”。 

P型区一侧呈现负电荷，N型区一侧呈现正电荷，因此空间电荷区出现了方向由N型区指向P型区的电场，由于这个电场是载流子扩散运动形成的，而不是外加电压形成的，故称为内电场。 

内电场是由多子的扩散运动引起的，伴随着它的建立将带来两种影响：一是内电场将阻碍多子的扩散；二是P型区和N型区的少子一旦靠近P-N结，便在内电场的作用下漂移到对方，使空间电荷区变窄。因此，扩散运动使空间电荷区加宽，内电场增强，有利于少子的漂移而不利于多子的扩散；而漂移运动使空间电荷区变窄，内电场减弱，有利于多子的扩散而不利于少子的漂移。 

当扩散运动和漂移运动达到动态平衡时，交界面形成稳定的空间电荷区，即P-N结处于动态平衡。