半导体器件 - 结偏置
术语偏置是指施加直流电压来设置某些工作条件。或者，当将外部能量源施加到 P-N 结时，它被称为偏置电压或简称偏置。这种方法可以增加或减少结的势垒电位。因此，势垒电位的降低会导致电流载体返回耗尽区。以下两种偏置条件适用于 PN 结。
正向偏置 − 将相同极性的外部电压添加到势垒电位，这会导致耗尽区宽度增加。
反向偏置 − PN 结的偏置方式是，施加外部电压作用可防止载流子进入耗尽区。
正向偏置
下图显示了施加外部电压的正向偏置 PN 结二极管。您可以看到电池的正极连接到 P 材料，电池的负极连接到 N 材料。
以下是观察结果 −
该偏置电压排斥每个 P 型和 N 型材料的多数载流子。结果，大量空穴和电子开始出现在结点处。
在结的 N 侧，电子移入以中和耗尽区中的正离子。
在 P 侧材料上，电子被负离子拖拽，导致它们再次变为中性。这意味着正向偏置会使耗尽区崩溃，从而也会使势垒电位崩溃。这意味着当 P-N 结正向偏置时，它将允许连续电流流动。
下图显示了正向偏置二极管的载流子流动。由于连接到二极管的外部电压源，因此可以获得恒定的电子供应。图中二极管外部的大箭头显示了电流的流动和方向。请注意，电子流和电流流指的是同一件事。
以下是观察结果 −
假设电子通过导线从电池负极流向 N 材料。进入该材料后，它们立即流向结点。
类似地，在另一侧，相同数量的电子从 P 侧被拉出并返回到电池正极。此动作会产生新的空穴并使其向结点移动。
当这些空穴和电子到达结点时，它们会结合在一起并实际上消失。结果，新的空穴和电子出现在二极管的外端。这些多数载流子是连续产生的。只要施加外部电压源，此动作就会持续。
当二极管正向偏置时，可以注意到电子流过二极管的整个结构。这在 N 型材料中很常见，而在 P 型材料中，空穴是移动的电流载体。请注意，一个方向的空穴运动必须由相反方向的电子运动开始。因此，总电流是通过二极管的空穴和电子流的总和。
反向偏置
下图显示了施加外部电压的反向偏置 PN 结二极管。您可以看到电池的正极连接到 N 材料，电池的负极连接到 P 材料。请注意，在这种布置中，电池极性与二极管的材料极性相反，因此不同电荷相互吸引。因此，每种材料的多数电荷载体都被拖离结。反向偏置会导致二极管不导电。
下图显示了反向偏置二极管中多数电流载流子的排列。
以下是观察结果 −
由于电路作用，N 材料的电子被拉向电池正极。
每个移动或离开二极管的电子都会导致正离子在其位置出现。结果，这导致结 N 侧耗尽区宽度的等效增加。
二极管的 P 侧具有与 N 侧类似的效果。在此动作中，许多电子离开电池负极并进入 P 型材料。
然后这些电子直接进入并填充许多空穴。每个被占据的空穴然后变成负离子。然后这些离子又被电池负极排斥并被驱向结。因此，结 P 侧耗尽区的宽度增加。
耗尽区的总宽度直接取决于反向偏置二极管的外部电压源。在这种情况下，二极管无法有效地支持电流流过宽耗尽区。结果，电位电荷开始在结上形成并增加，直到势垒电位等于外部偏置电压。此后，二极管表现得像非导体。
