6.3　创建PN结

硅原子以晶体形式连接在一起，临近的原子核共享外层电子，此时硅呈电中性，如图6.3所示。

图6.3　晶体硅的结构

可以在晶体硅中加入杂质以改变它的性状，通常使用硼（B）和磷（P）。硼的外层只有3个电子（所有电子层共有5个电子），而磷的外层有5个电子（所有电子层共有15个电子）。如果硼或磷原子取代晶体结构中的硅原子，将会出现图6.4的情况。

图6.4　添加硼和磷的硅

掺杂硼的硅由于空穴的存在形成“P型”（正型）。掺杂磷的硅由于多余电子的存在形成“N型”（负型）。P型硅和N型硅连接在一起将会形成PN结，如图6.5所示。

图6.5　PN结

N型硅中靠近PN结的多余电子穿过PN结进入P型区域后填入空穴，这种移动导致了N型区域出现了正电荷区域，因为带正电荷的质子仍然“固定”在原子核周围；这种移动同时也使得P型部分由于加入额外的电子而变成带有负电荷的区域。

电荷的分离形成了一个电场，如图6.6所示。电场形成的电位差大小为0.5～0.6 V。随着电子的聚集，场强增强，从而阻止更多电子的流入，使得电子的流动停止。根据惯例，电场的方向是正电荷被放置在该场中时将移动的方向，也是电子流动方向的反方向。

图6.6　PN结附近的电场