PN結(jié)在電子工業(yè)中應(yīng)用極其廣泛，幾乎所有的電路中都能找到它的身影，PN結(jié)原理是電子學(xué)重要的理論基礎(chǔ)之一。本文著重從PN結(jié)內(nèi)部結(jié)構(gòu)入手，深入淺出的分析自由電子和空穴的兩種運(yùn)動(dòng)：擴(kuò)散和漂移，介紹了什么是本征半導(dǎo)體、P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體，分析了PN結(jié)內(nèi)部空間電荷區(qū)、內(nèi)電場(chǎng)的形成。當(dāng)加正向偏壓時(shí)，載流子如何運(yùn)動(dòng)，加反向偏壓時(shí)如何運(yùn)動(dòng)，從而說(shuō)明PN結(jié)具有單向?qū)щ娦裕瑫r(shí)還介紹了其它一些性質(zhì)，如隨溫度變化的負(fù)阻性，隨控制電壓變化的變?nèi)菪裕軗舸╇妷合拗频姆€(wěn)壓性等。

PN結(jié)可以有什么用途呢？

PN結(jié)應(yīng)用編輯根據(jù)PN結(jié)的材料、摻雜分布、幾何結(jié)構(gòu)和偏置條件的不同，利用其基本特性可以制造多種功能的晶體二極管

PN結(jié)電容的大小對(duì)二極管的工作有 PN結(jié)電容分為兩部分，勢(shì)壘電容和擴(kuò)散電容。 PN結(jié)交界處存在勢(shì)壘區(qū)。結(jié)兩端電壓變化引起積累在此區(qū)域的電荷數(shù)量的改變，從而顯現(xiàn)電容效應(yīng)。 當(dāng)所加的正向電壓升高時(shí)，多子（N區(qū)的電子、P區(qū)的空穴）進(jìn)入耗盡區(qū)，相當(dāng)于對(duì)電容充電。

當(dāng)正向電壓減小時(shí)，又會(huì)有電子、空穴從耗盡區(qū)分別流入N區(qū)、P 區(qū)，相當(dāng)于電容放電。加反向電壓升高時(shí)，一方面會(huì)使耗盡區(qū)變寬，會(huì)使P區(qū)的空穴進(jìn)一步遠(yuǎn)離耗盡區(qū)，也相當(dāng)于對(duì)電容的放電。加反向電壓減少時(shí)，就是P區(qū)的空穴、N區(qū)的電子向耗盡區(qū)流，使耗盡區(qū)變窄，相當(dāng)于充電。

PN結(jié)電容算法與平板電容相似，只是寬度會(huì)隨電壓變化。 下面再看擴(kuò)散電容。 PN結(jié)勢(shì)壘電容主要研究的是多子，是由多子數(shù)量的變化引起電容的變化。而擴(kuò)散電容研究的是少子。

在PN結(jié)反向偏置時(shí)，少子數(shù)量很少，電容效應(yīng)很少，也就可以不考慮了。在正向偏置時(shí)，P區(qū)中的電子，N區(qū)中的空穴，會(huì)伴著遠(yuǎn)離勢(shì)壘區(qū)，數(shù)量逐漸減少。即離結(jié)近處，少子數(shù)量多，離結(jié)遠(yuǎn)處，少子的數(shù)量少，有一定的濃度梯度。

正向電壓增加時(shí)，N區(qū)將有更多的電子擴(kuò)散到P區(qū)，也就是P區(qū)中的少子----電子濃度、濃度梯度增加。同理，正向電壓增加時(shí)，N區(qū)中的少子---空穴的濃度、濃度梯度也要增加。相反，正向電壓降低時(shí)，少子濃度就要減少。

從而表現(xiàn)了電容的特性。 PN結(jié)反向偏置時(shí)電阻大，電容小，主要為勢(shì)壘電容。正向偏置時(shí)，電容大，取決于擴(kuò)散電容，電阻小。 頻率越高，電容效應(yīng)越顯著。 在集成電路中，一般利用PN結(jié)的勢(shì)壘電容，即讓PN結(jié)反偏，只是改變電壓的大小，而不改變極性。

變?nèi)荻O管 變?nèi)荻O管是根據(jù)普通二極管內(nèi)部 “PN結(jié)” 的結(jié)電容能隨外加反向電壓的變化而變化這一 原理專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)出來(lái)的一種特殊二極管。 變?nèi)荻O管在無(wú)繩電話機(jī)中主要用在手機(jī)或座機(jī)的高頻調(diào)制電路上，實(shí)現(xiàn)低頻信號(hào)調(diào)制到高 頻信號(hào)上，并發(fā)射出去。

在工作狀態(tài)，變?nèi)荻O管調(diào)制電壓一般加到負(fù)極上，使變?nèi)荻O管 的內(nèi)部結(jié)電容容量隨調(diào)制電壓的變化而變化。 變?nèi)荻O管發(fā)生故障，主要表現(xiàn)為漏電或性能變差： （1）發(fā)生漏電現(xiàn)象時(shí)，高頻調(diào)制電路將不工作或調(diào)制性能變差。

（2）變?nèi)菪阅茏儾顣r(shí)，高頻調(diào)制電路的工作不穩(wěn)定，使調(diào)制后的高頻信號(hào)發(fā)送到對(duì)方被對(duì) 方接收后產(chǎn)生失真。 出現(xiàn)上述情況之一時(shí)，就應(yīng)該更換同型號(hào)的變?nèi)荻O管。 在一定條件下，PN結(jié)顯現(xiàn)出充放電的電容效應(yīng)。

不同的工作情況下的電容效應(yīng)，分別用勢(shì)壘電容和擴(kuò)散電容予以描述。 勢(shì)壘電容CB 勢(shì)壘電容CB描述了PN結(jié)勢(shì)壘區(qū)空間電荷隨電壓變化而產(chǎn)生的電容效應(yīng)。PN結(jié)的空間電荷隨外加電壓的變化而變化，當(dāng)外加電壓升高時(shí)，N區(qū)的電子和P區(qū)空穴進(jìn)入耗盡區(qū)，相當(dāng)于電子和空穴分別向CB“充電”，如圖（a）所示。

當(dāng)外加電壓降低時(shí)，又有電子和空穴離開(kāi)耗盡區(qū)，好像電子和空穴從CB放電，如圖（b）所示。CB是非線性電容，電路上CB與結(jié)電阻并聯(lián)。在PN結(jié)反偏時(shí)結(jié)電阻很大，CB的作用不能忽視，特別是在高頻時(shí)，它對(duì)電路有較大的影響。