📘 第 12/120 單元
🔗 PN 接面如何自然形成
— 不是人為堆出來，而是材料自己達到平衡🎯 單元目標
完成本單元後，你將能夠：
- 理解 PN 接面形成的物理原因
- 建立擴散與漂移的直覺
- 看懂耗盡層與內建電場
- 理解 PN 接面為何具整流特性
🧭 一、先給核心觀念
🔗 PN 接面不是工程師「硬做」出來的，
而是 P 型與 N 型材料接觸後自然形成的平衡狀態。
🧠 二、接觸瞬間發生什麼事？
P 型：
👉 電洞多
N 型：
👉 電子多
當兩者接觸：
👉 電子會往 P 區擴散
👉 電洞會往 N 區擴散
因為：
👉 濃度不均
⚡ 三、擴散後的結果
擴散後：
- P 區邊界失去電洞 → 帶負電
- N 區邊界失去電子 → 帶正電
形成：
👉 耗盡層（無自由載子區）
🧲 四、內建電場的產生
帶電區域產生電場：
N(+) |<---- E ----| P(-)
此電場會：
👉 抵抗繼續擴散
⚖ 五、動態平衡
當：
擴散力 = 電場反推力
系統達到平衡。
🧾 六、一句話記住本單元
🔗 PN 接面是擴散與電場平衡後的自然結果。
🔬 電子學實驗題（12/120）
實驗名稱
PN 二極體單向導通觀察
🎯 實驗目的
驗證 PN 接面具單向導通特性。
🧰 實驗器材
- 矽二極體
- 直流電源
- 萬用電表
- 電阻
🔧 實驗接線 ASCII 圖
正向偏壓
+V o----[R]---->|----o GND
反向偏壓
+V o----[R]----|<----o GND
🔧 實驗步驟
- 依正向接法量測電流
- 依反向接法量測電流
- 比較結果
📊 預期觀察
正向 → 有明顯電流
反向 → 幾乎無電流
✅ 專業解析
解析一、接面結構
P區 N區
oooooo|xxxxxx
↑耗盡層
o：電洞
x：固定離子
解析二、能帶圖直覺
能量 ↑
導帶 ___----____
價帶 ----____----
形成位障。
解析三、為何正向能導通？
正向偏壓會：
👉 降低位障高度
電子與電洞重新跨越。
解析四、為何反向幾乎不導通？
反向偏壓會：
👉 拉寬耗盡層
👉 提高位障
🧠 工程結論
🔗 PN 接面整流特性，來自材料內部的自然平衡機制。
