pn结的形成过程

PN结形成时，P型半导体中的空穴向N区扩散，N型半导体中的电子向P区移动。接触界面处，电子与空穴复合，形成缺乏载流子的耗尽层。耗尽层内产生由N区指向P区的内建电场，阻止载流子继续扩散。这个自发过程在室温下只需几微秒完成，耗尽层宽度约0.5微米。温度升高会加速扩散，但耗尽层宽度会减小。

PN结的特性使其成为电子器件的基础。二极管利用单向导电性，电流只能从P流向N。太阳能电池通过光生伏特效应将光能转为电能，转换效率达20左右。发光二极管在正向偏置下发出特定颜色的光，波长取决于材料禁带宽度。隧道二极管利用量子隧穿效应，表现出负电阻特性，用于高频振荡电路。这些应用展示了PN结在现代电子技术中的核心地位。