半导体器件 - 结偏置
术语“偏置”是指应用直流电压来设置某些操作条件。或者，当外部能量源施加到 PN 结时，它被称为偏置电压或简称为偏置。该方法可以增加或降低结的势垒电位。结果，势垒电位的降低导致载流子返回到耗尽区。以下两个偏置条件适用于 PN 结。
正向偏置- 添加与势垒电位相同极性的外部电压，这会导致耗尽区宽度增加。
反向偏置- PN 结偏置的方式是施加外部电压作用以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。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 -
该偏置电压排斥每种 P 型和 N 型材料的大多数载流子。结果，大量空穴和电子开始出现在结处。
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，导致它们再次变成中性。这意味着正向偏置会破坏耗尽区，从而破坏势垒电位。这意味着当PN结正向偏置时，将允许连续的电流流动。
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，可以提供恒定的电子供应。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，电子流和电流是指同一事物。
以下是观察结果 -
假设电子通过电线从电池负极端子流向 N 材料。一旦进入这种材料，它们立即流向连接处。
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端子。这个动作会产生新的洞，并导致它们向交汇处移动。
当这些空穴和电子到达结点时，它们结合在一起并有效地消失。结果，新的空穴和电子出现在二极管的外端。这些多数载流子是在连续的基础上创建的。只要施加外部电压源，该动作就会持续下去。
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 材料中，空穴是移动的载流子。请注意，空穴沿一个方向的运动必须由电子沿相反方向的运动开始。因此，总电流是流过二极管的空穴和电子的总和。
反向偏压
下图显示了施加外部电压的反向偏置 PN 结二极管。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，以便吸引不同的电荷。因此，每种材料的大多数载流子被拖离结。反向偏置会导致二极管不导通。
下图显示了反向偏置二极管中多数载流子的排列。
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端子。
每个移动或离开二极管的电子都会导致正离子出现在其位置。结果，这导致结 N 侧耗尽区宽度的等效增加。
二极管的 P 侧与 N 侧具有类似的效果。在此过程中，许多电子离开电池负极端子并进入 P 型材料。
然后这些电子立即移入并填充许多空穴。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端子排斥，并被驱向结点。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，二极管不能有效地支持流过宽耗尽区的电流。结果，电势电荷开始在结上形成并增加，直到势垒电势等于外部偏置电压。此后，二极管表现为非导体。