這個互動式 PN結實驗室 (PN Junction Lab) 旨在幫助學生視覺化半導體物理 (Semiconductor Physics)。透過這個工具，你可以清楚地觀察到 N型 (N-type) 與 P型 (P-type) 半導體接觸時，內部電子 (Electrons) 與空穴 (Holes) 的運動，以及耗盡層 (Depletion region) 的形成與電路偏壓的影響。

如何使用 (How to Use):

• 移除/插入屏障 (Remove/Insert Barrier)： 點擊移除屏障，觀察載流子如何透過擴散作用 (Diffusion) 跨越接面，並形成耗盡層 (Depletion region)。
• 控制物理參數 (Physics Parameters)： 使用滑桿即時改變系統的溫度 (Temperature) 與外加電壓 (Voltage)。溫度會影響粒子的熱運動與發光波長。
• 切換偏壓 (Bias Control)： 點擊電路圖中的電池 (Battery) 圖示，可以切換正向偏壓 (Forward Bias) 與反向偏壓 (Reverse Bias)。
• 開關電路 (Switch Circuit)： 點擊電路圖中的開關 (Switch) 圖示來閉合或斷開外部電路。
• 暫停與重置 (Pause & Reset)： 隨時暫停模擬以仔細觀察特定瞬間的粒子位置，或點擊重置恢復預設值。

觀察與討論 (Reflection / Observation):
在觀察模擬器時，請特別注意接面處 (Junction) 的變化：
當屏障被移除時，擴散作用 (Diffusion) 會促使電子與空穴結合，在中間形成一個缺乏自由載流子的耗盡層 (Depletion region)，同時建立起一個阻止進一步擴散的內部電場 (Internal electric field)。

當我們閉合電路時：

• 在正向偏壓 (Forward Bias) 下，外部電場抵消了內部電場，耗盡層變窄，允許電流 (Current) 順利流過。電子與空穴在接面處持續發生複合 (Recombination)，並以光子 (Photons) 的形式釋放能量（如發光二極管 LED 的原理）。
• 在反向偏壓 (Reverse Bias) 下，外部電場與內部電場方向相同，導致耗盡層變寬，阻擋了多數載流子的移動，因此幾乎沒有電流流過。
  這完美地印證了二極管的單向導電性 (Unidirectional conductivity)。