半导体

耗尽区

/ dih-PLEE-shun REE-jun /

设想两个街区,一个满是游荡的电子,一个满是空座位。就在它们的交界处,电子溜过去坐进最近的空座位,直到沿边界的那一条带子里既没有游荡者、也没有空座位——只剩一片安静、被扫得干干净净的无人地带。这条清空的带子,就是耗尽区。

更确切地说,耗尽区是 p-n 结处那一层被移除了可移动载流子的薄层。在靠近边界的 n 侧,施主原子已交出电子,留下固定的正离子;在 p 侧,受主原子接住了多余的电子,留下固定的负离子。这些暴露出来、无法移动的电荷,在这一层上建立起一个内建电场——强到足以阻止更多载流子穿越,这正是该区域始终保持耗尽状态的原因。

结的特殊行为其实就栖身在耗尽区里:它的宽度会随所加电压而变化,当你顺着容易的方向推电流时它变窄,反过来加电压时它变宽——这恰恰就是二极管阻断电流、晶体管进行开关的机理。一个微妙之处:这一区域并非真的没有原子,晶格依然完整。缺的是可移动的载流子;剩下的只有固定的、已电离的原子来维持那个电场。

在一只典型的硅二极管里,耗尽区只有约百万分之一米宽,然而整个结的内建电压全都集中在这薄薄一片上。加反向电压会把它拉宽;正是这种拉宽,被变容二极管用来充当可调电容。

耗尽区虽薄,却承载着结的全部内建电场。

耗尽区也叫空间电荷区,因为它是结中唯一带有净电荷的地方——电荷来自暴露出来的固定离子——尽管两侧的材料都是中性的。

又称
depletion layerspace-charge region耗尽层