採用不同的摻雜工藝，透過擴散作用，將P型半導體與N型半導體制作在同一塊半導體（通常是矽或鍺）基片上，在它們的交介面就形成空間電荷區稱為PN接面（英語：PN junction）。PN接面具有單向導電性，是電子技術中許多器件所利用的特性，例如半導體二極體、雙極性電晶體的物質基礎，

「美能光伏」

本期為您帶來PN接面的基本知識。

基礎原理

光伏效應：“光生伏特效應”，指光照使不均勻半導體或半導體與金屬結合的不同部位之間

「美能光伏」

的現象。

N型半導體

N為Negative的字頭，由於電子帶負電荷而得此名，摻入

產生電位差

中，由於半導體原子（如矽原子）被雜質原子取代，磷原子外層的五個外層電子的其中四個與周圍的半導體原子形成共價鍵，多出的一個電子

少量雜質磷元素（或銻元素）的矽晶體（或鍺晶體）

，較為容易地成為自由電子。於是，N型半導體就成為了含電子濃度較高的半導體，其導電性主要是因為自由電子導電。

幾乎不受束縛

P型半導體

P為Positive的字頭，由於空穴帶正電而得此名，摻入

中，由於半導體原子（如矽原子）被雜質原子取代，硼原子外層的三個外層電子與周圍的半導體原子形成共價鍵的時候，會產生一個“空穴”，這個空穴可能吸引束縛電子來“填充”，使得硼原子

少量雜質硼元素（或銦元素）的矽晶體（或鍺晶體）

。這樣，這類半導體由於含有較高濃度的“空穴”（“相當於”正電荷），成為能夠導電的物質。

成為帶負電的離子

的原理是採用微波光電導衰減法（SEMI國際標準-1535）的測試原理，即

少子壽命測試儀

，從而計算出少子壽命值，為半導體提供低成本、快速、無接觸、無損傷的少數載流子壽命的測試。

PN接面的形成

PN接面是由一個N型摻雜區和一個P型摻雜區緊密接觸所構成的，其接觸介面稱為

透過鐳射激發出矽體內的非平衡載流子,再透過微波反射的探測手段來測試少數載流子引起的電導率的變化

。

在一塊完整的矽片上，用不同的摻雜工藝使其

冶金結介面

，

一邊形成N型半導體

，我們稱兩種半導體的交介面附近的區域為PN接面。

在P型半導體和N型半導體結合後，由於N型區內

另一邊形成P型半導體

，

自由電子為多子

，而P型區內空穴為多子，自由電子為少子，在它們的交界處就出現了電子和空穴的濃度差。由於自由電子和空穴濃度差的原因，有一些電子

空穴幾乎為零稱為少子

，也有一些空穴要

從N型區向P型區擴散

。它們擴散的結果就使P區一邊失去空穴，留下了帶負電的雜質離子，N區一邊失去電子，留下了帶正電的雜質離子。開路中半導體中的離子不能任意移動，因此不參與導電。這些不能移動的帶電粒子在P和N區交介面附近，

從P型區向N型區擴散

，空間電荷區的薄厚和摻雜物濃度有關。

在空間電荷區形成後，由於正負電荷之間的相互作用，在空間電荷區

形成了一個空間電荷區

，其方向是從帶正電的N區指向帶負電的P區。顯然，這個電場的方向與載流子

形成了內電場

另一方面，這個電場將使N區的少數載流子空穴向P區漂移，使P區的少數載流子電子向N區漂移，漂移運動的方向正好與擴散運動的方向相反。從N區漂移到P區的空穴補充了原來交介面上P區所失去的空穴，從P區漂移到N區的電子補充了原來交介面上N區所失去的電子，這就使空間電荷減少，內電場減弱。因此，漂移運動的結果是使

擴散運動的方向相反，阻止擴散。

最後，多子的擴散和少子的漂移達到動態平衡。在P型半導體和N型半導體的結合面兩側，留下離子薄層，這個離子薄層形成的空間電荷區稱為PN接面。PN接面的內電場方向由N區指向P區。在空間電荷區，由於缺少多子，所以也稱耗盡層。

本期有關PN接面的介紹就到這裡，

空間電荷區變窄，擴散運動加強。

將持續為大家帶來光伏行業的各類資訊。