<font face="Arial, Helve<a href=" http:="" bbs.elecfans.com="" zhuti_715_1.html'="" target="_blank">pn結和pin結是兩種最基本的器件結構，也是兩種重要的二極管。從結構和導電機理上來說，它們有許多共同點，但是也存在不少的差異。

l         相同點：

（1）都存在空間電荷區(qū)和勢壘區(qū)，則都有勢壘電容；

（2）都具有單向?qū)щ娦院拖鄳恼髯饔?，則都可用作為二極管；

（3）在高的反向電壓下，都有可能發(fā)生絕緣擊穿的現(xiàn)象，因此都存在有最高工作電壓的限制；

（4）都具有感光作用，可以作為光電二極管和光電池等光電子器件。

l         不同點：

（1）空間電荷區(qū)：

pn結的空間電荷區(qū)就是界面附近的區(qū)域，其中存在較強的內(nèi)建電場，使得載流子往往被驅(qū)趕出去了，故一般可近似為耗盡層。

pin結的空間電荷區(qū)是在i型層（本征層）兩邊的界面附近處，則有兩個空間電荷區(qū)（即p-i和n-i兩個界面的空間電荷區(qū)），一個空間電荷區(qū)包含有正電荷，另一個空間電荷區(qū)包含有負電荷，這些空間電荷所產(chǎn)生的電場——內(nèi)建電場的電力線就穿過i型層。

（2）勢壘區(qū)：

pn結中阻擋載流子運動的區(qū)域，即存在內(nèi)建電場的區(qū)域就是勢壘區(qū)；pn結的勢壘區(qū)也就是空間電荷區(qū)，即空間電荷區(qū)與勢壘區(qū)是一致的。

但是pin結中存在內(nèi)建電場的區(qū)域是整個i型層加上兩邊的空間電荷區(qū)，因此勢壘區(qū)很寬（主要就是i型層的厚度），這時勢壘區(qū)與空間電荷區(qū)并不完全一致（勢壘厚度遠大于空間電荷區(qū)）。

（3）勢壘電容：

pn結的勢壘電容也就是空間電荷區(qū)的電容，而空間電荷區(qū)的厚度與外加電壓有關，則勢壘電容是一種非線性電容；并且pn結的勢壘電容也與兩邊半導體的摻雜濃度和溫度有關（摻雜濃度越大，或者溫度越高，勢壘厚度就越小，則電容也就越大）。

但是pin結的勢壘電容基本上就是i型層的電容，因此該勢壘電容是一種線性電容；并且pin結的勢壘電容與兩邊半導體的摻雜濃度和溫度基本上沒有什么關系。由于i型層較厚，則pin結的勢壘電容很小，因此可用作為微波二極管。

（4）導電機理：

pn結的電流主要是注入到勢壘區(qū)兩邊擴散區(qū)中少數(shù)載流子的擴散電流，這就意味著：通過pn結的電流是少數(shù)載流子擴散電流，并且少數(shù)載流子的擴散是在勢壘區(qū)以外的擴散區(qū)中進行的。而勢壘區(qū)的影響只是其中復合中心提供少量的復合-產(chǎn)生電流（只在低電壓時起重要作用）。

但是pin結的電流主要是較寬的勢壘區(qū)（～i型層）中的復合電流。因此在通過的電流的性質(zhì)上，與一般pn結的大不相同。雖然它們的伏安特性基本上都是指數(shù)式上升的曲線關系，但是上升的速度卻有一定的差別，pin結的正向伏安特性曲線上升得稍慢一點，如圖1所示。

圖1  兩種結的伏安特性比較

       （5）勢壘高度和正向壓降：

熱平衡時pn結和pin結的勢壘高度（～內(nèi)建電勢Vo與電子電荷q的乘積），原則上都由兩邊半導體的Fermi能級所決定，因此基本上都是一樣的?？梢韵胍?，不管在n區(qū)和p區(qū)之間的半導體狀況怎樣（是否有本征半導體或者有高阻半導體），

但是pn結和pin結的導通電壓卻大不相同。對于通常的pn結，因為其中的勢壘區(qū)是強電場區(qū)域，則pn結在導通時，勢壘區(qū)上不會產(chǎn)生壓降，因此pn結的正向壓降VF就主要決定于勢壘高度（最大不可能超過內(nèi)建電勢V0）。對于pin結，它的導通壓降應該包含有三個部分：i區(qū)上的壓降及其兩端勢壘的壓降。如果i區(qū)的長度小于載流子的擴散長度（L=√(Dτ)），則從兩端注入的載流子就能夠分布到整個i區(qū)，并且屬于大注入情況，從而會產(chǎn)生電導調(diào)制效應，使得絕緣性的i區(qū)能很好導電，同時i區(qū)中還存在著電場，于是造成i區(qū)的壓降幾乎為0，所以這種pin結的正向壓降就主要是i區(qū)兩端勢壘上的壓降；而該兩端勢壘的高度較低，所以不需要多大的正向電壓就能夠注入載流子，則兩端勢壘的正向壓降也都較低。總之，短i區(qū)的pin結的正向壓降要顯著地小于普通pn結的正向壓降。如圖2（b）所示。對于許多功率半導體器件，由于它在導通工作時都可近似地等效為一個正偏的pin結，因此作為耐壓層或者漂移區(qū)的i層的厚度就應該與載流子的擴散長度相當（所以要選取適當長一些的載流子壽命），這樣才能產(chǎn)生電導調(diào)制效應而降低漂移區(qū)的電阻，以降低整個器件的導通電阻。

然而，對于較長i區(qū)的pin結，其正向壓降將會大大增加，因為這時注入到i區(qū)的載流子不能擴散到中部區(qū)域，則i區(qū)就不能產(chǎn)生很好的電導調(diào)制效應，所以i區(qū)的電阻較大，從而導致i區(qū)的壓降顯著增大。

圖2  pn結和pin結在熱平衡以及在正偏時的能帶圖

（6）工作電壓：

pn結的勢壘厚度一般較薄，并且電場在pn結界面處最大，則容易發(fā)生雪崩擊穿，從而承受的反向電壓有限。

但是pin結的勢壘厚度很大（～i型層），并且電場在i型層中的分布基本上是均勻的，則不容易發(fā)生雪崩擊穿，能夠承受很大的反向電壓，從而pin結二極管可用作為高電壓大功率器件。

（7）感光（探測）靈敏度：

作為光電子器件（光電二極管、紅外探測器、太陽電池等）使用時，感光（探測）靈敏度主要決定于勢壘區(qū)的寬度。

pn結因為勢壘厚度較薄，則感光靈敏度較小。

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