PN結(jié)二極管最吸引人的特點(diǎn)是其單向?qū)щ娦裕?A title=PC817 href=" http://www.a64472019.cn/PC8_S/PC817.html">PC817盡管實(shí)際上并不總是采用這種方式工作（如電流僅在一個(gè)方向上流動）。該器件是將兩種相反摻雜性質(zhì)的硅塊（即P型和N型）堆疊到一起，如圖2.5(a)所示。由于結(jié)上自由電子和空穴（空穴
與電子性質(zhì)相反，等效為“反電子”）的濃度梯度相對較高，電子和空穴從高濃度向低濃度區(qū)域擴(kuò)散，即電子從N區(qū)域遷移到P區(qū)域，而空穴從P區(qū)域遷移到N區(qū)域。這些遷移的電荷載流子使其原來位置成為離子（也就是，原來的N區(qū)域變成正電荷，而P區(qū)域成為負(fù)電荷），在它們原來的位置形成了耗盡層（也就是耗盡或者是拒絕電荷的區(qū)域）并形成電場，其引入的電流與擴(kuò)散形成的電流方向相反。因此當(dāng)器件處在平衡狀態(tài)（即沒有凈電流流過），擴(kuò)散電流和漂移電流應(yīng)該相等，但是方向相反。
    圖2.5  (a) PN結(jié)二極管的物理輪廓圖；(b)PN結(jié)二極管的能帶圖

           
    圖2.5(b)所示能帶圖在描述器件工作狀態(tài)的時(shí)候非常有用，因?yàn)槠浔硎玖似骷奈锢硖匦院碗妼W(xué)狀態(tài)的重要信息。下面來分析能帶圖，頂部的線表示導(dǎo)帶E．、的開始，在此之上的能級，電子作為電荷載流子可以自由移動，而底部的線表示價(jià)帶Ev的開始，在此之下的能級，電子緊緊限制在原子內(nèi)部。正是由于E。、之上的電子是電荷載流子，考慮到它們的互補(bǔ)特性，Ev之下的空穴也是電荷載流子。
    對于給定昀材料，兩個(gè)能帶之間的能隙是恒定的，通常稱為帶隙( E13(，)。費(fèi)米能級E，位于導(dǎo)帶E。、和價(jià)帶Ev之間，是一個(gè)虛擬的能級，電荷載流子存在的概率為50%-對于增加或者減少的能級，概率會呈指數(shù)關(guān)系下降。但是這也不是說電荷存在在能級B上或者其周圍，因?yàn)槿魏坞姾啥疾豢梢栽趲吨写嬖�，只有在帶隙之外才可以。同時(shí)這就意味著，電荷載流子在之上或者Ev之下出現(xiàn)的概率在距離EF較遠(yuǎn)的能級上將呈指數(shù)關(guān)系下降。因此如果EF接近E。，，則在能級Ec、之上發(fā)現(xiàn)電荷載流子的概率比在能級Ev之下發(fā)現(xiàn)電荷載流子的概率大，并且隨著能級升高概率呈指數(shù)關(guān)系下降，如圖2.5(b)所示。類似地，P型材料E，接近Ev，其空穴電荷載流子濃度在Ev能級下達(dá)到頂峰，在更低的能級上載流子濃度將呈指數(shù)關(guān)系下降。