pn结内部电场为什么相反

pn结内部电场相反是因为P区中的空穴浓度高于N区中的电子浓度，导致P区带正电，N区带负电，从而在pn结内部形成内建电场，电场方向从P区指向N区。

在pn结的形成过程中，P型半导体中的主要载流子是空穴（正电荷），而N型半导体中的主要载流子是自由电子（负电荷）。当P型和N型半导体接触时，由于电子和空穴的浓度差异，N区的电子会向P区扩散，而P区的空穴会向N区扩散，这个过程称为扩散。

随着电子和空穴的扩散，P区会失去正电荷（空穴），而N区会失去负电荷（电子）。为了恢复电中性，P区会产生额外的负电荷（由价带中的电子填补空穴产生），而N区会产生额外的正电荷（由导带中的电子填补空穴产生）。这些额外的电荷在pn结的交界处形成了一个内建电场。

由于电子带负电，它们受到内建电场的吸引，而空穴受到排斥。因此，内建电场的方向是从P区指向N区。这个电场阻碍了进一步的扩散，因为电子和空穴的运动会受到电场力的作用。最终，扩散和内建电场达到平衡，形成了稳定的pn结结构。

此外，内建电场还导致了pn结的耗尽区，即没有自由载流子的区域。这个区域的宽度与内建电场强度有关，通常在室温下约为几个微米。内建电场是pn结能够作为二极管或晶体管工作的重要基础之一。