 1、掺杂的半导体如果将本征半导体进行掺杂处理，我们可以得到P型半导体和N型半导体。如图1-1，P型半导体以空穴作为多数载流子，N型半导体以电子作为多数载流子。如果单纯的对掺杂半导体进行通电，我们会发现半导体的导电能力大大增强了（相对于本征半导体），在相同掺杂浓度的半导体中，N型半导体体的导电能力更强（电子的迁移率大约是空穴迁移率的3倍）。 图1-1 本征半导体与掺杂半导 2、载流子的扩散与漂移 在PN结的内建电场区域几乎没有自由移动的载流子，而正负粒子被晶格所束缚不能自由移动。这个空间区域称为空间电荷区，也叫耗尽层，也叫势垒区。在初学模拟电路的时候，我们经常会被这三个名词所困惑，这里我们不妨再看一下：空间电荷区是按照电荷特性划分的，该部分是不能自由移动的电荷；从电场的角度来看，内建电场阻碍了载流子的扩散，就像一堵墙一样，如果载流子要通过这个区域必须获得克服该势垒的能量；从载流子的角度来看，这里的电子和空穴进行了复合，仿佛附近的载流子被消耗了一般，因此也称为耗尽层。所以，空间电荷区 = 势垒区 = 耗尽层。  图2-1 PN结的结构与内建电场 3、PN结的开关特性  图3-1 PN结的正向导通  4、温度对PN结的影响 由于工艺和应用场景不同，不同型号的二极管正向导通压降呈现正温度系数或者负温度系数。如图4-1，两个相同二极管并联。如果二极管特性如左图，其中一个二极管温度较高，那么该二极管分流的电流就越大，而电流越大温度越高，进一步加剧该二极管的分流，导致最终该二极管承受绝大部分的电流，可能引起二极管的热失效；如果二极管特性如右图，在大电流条件下，正温度系数的管压降能够自动对并联二极管进行均流，该特性的二极管才满足并联使用条件。  图4-1 二极管正向导通温度曲线 而对于二极管反向耐压而言，温度的降低意味着晶格振动的减弱，载流子更容易漂移通过势垒区，形成反向击穿电流。随着温度的升高，二极管的反向耐压是降低的。 5、齐纳击穿和雪崩击穿 简单来说，使用高掺杂的半导体形成较薄的耗尽层，载流子的迁移过程中晶格和杂质离子对载流子的散射作用比较有限，可以忽略。载流子可以很轻易的穿过耗尽层，形成耗尽层的击穿。但是这种击穿能量又不高，是一种可恢复的击穿。随着温度的升高，耗尽层内的载流子活性增强，击穿电压降低。漏电流增加，这在电路设计时需要注意。  图5-1 齐纳二极管特性曲线 对于普通掺杂的二极管，同样的温度的升高会使得耗尽层内的载流子活性增强，更容易被激发出来。但是由于耗尽层的距离较远需要穿过更多的晶格，晶格的振动增强，载流子的平均自由程变短，从而使二极管的耐压提高。二极管反压后需要更多的能量将载流子加速，才能穿过势垒区，形成反向电流。在加速的电子过程中，由于电场很强，加速电子后很容易轰击出其他接近电离的粒子（想象下大力出奇迹地轰击台球），于是雪崩效应发生了。雪崩效应电离出的载流子越来越多，最终电流也越来越大，形成击穿电流，烧毁二极管。  图5-2 齐纳击穿与雪崩击穿 |
