一、二極管的基本結(jié)構(gòu)和原理

二極管是一種由半導(dǎo)體材料制成的元件，其基本結(jié)構(gòu)由P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體組成。其原理是當(dāng)P型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)體結(jié)合時(shí)，形成一個(gè)P-N結(jié)，該結(jié)對(duì)電流的導(dǎo)通及阻斷起著重要作用。

二、二極管單向?qū)щ姷脑?

由于二極管的基本結(jié)構(gòu)內(nèi)部存在P-N結(jié)，使其具有單向?qū)щ姷奶匦?。?dāng)二極管處于正偏壓時(shí)，流入P型半導(dǎo)體的電子與流入N型半導(dǎo)體的空穴會(huì)合并形成一個(gè)導(dǎo)流通道，電流得以流過(guò)。而當(dāng)二極管處于反偏壓時(shí)，由于P-N結(jié)能夠阻止電子和空穴交匯，從而避免電流流動(dòng)，使得二極管具有阻止反向電流的能力。

三、二極管單向?qū)щ姷膽?yīng)用

由于二極管單向?qū)щ姷奶匦裕沟闷湓陔娮与娐分芯哂袕V泛的應(yīng)用，例如：

1.整流電路

二極管可以用于整流電路，將交流信號(hào)轉(zhuǎn)換為直流信號(hào)，以便在電子設(shè)備中進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用。

2.穩(wěn)壓器

二極管穩(wěn)壓器是一種簡(jiǎn)單的電路，可以用于保持電路電壓(直流電壓)在一個(gè)穩(wěn)定的范圍內(nèi)，從而保護(hù)電路中的其他元器件不受電壓差異的影響。

3.發(fā)光二極管

發(fā)光二極管(LED)是一種半導(dǎo)體發(fā)光體，可向外輻射不同顏色的光。LED的亮度隨電流增加而增加，而其阻止反向電流的能力，使得其可以用作電子電路的可靠開關(guān)元件。

總之，二極管在電子電路中的應(yīng)用十分廣泛，而其單向?qū)щ姷奶匦裕沟闷洳粌H具有簡(jiǎn)單實(shí)用的功能，更是電子學(xué)中不可或缺的基礎(chǔ)元件。

二極管為什么具有單向?qū)щ娞匦?-KIA MOS管

二極管單向?qū)щ娞匦?

二極管是電子電路中很常用的元器件，非常常見，二極管具有正向?qū)?，反向截止的特性?

在二極管的正向端(正極)加正電壓，負(fù)向端(負(fù)極)加負(fù)電壓，二極管導(dǎo)通，有電流流過(guò)二極管。在二極管的正向端(正極)加負(fù)電壓，負(fù)向端(負(fù)極)加正電壓，二極管截止，沒(méi)有電流流過(guò)二極管。

這就是所說(shuō)的二極管的單向?qū)ㄌ匦?。下面解釋為什么二極管會(huì)單向?qū)ā?

二極管的單向?qū)щ娦?

二極管是由PN結(jié)組成的，即P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體，因此PN結(jié)的特性導(dǎo)致了二極管的單向?qū)щ娞匦?。PN結(jié)如圖1所示。

在P型和N型半導(dǎo)體的交界面附近，由于N區(qū)的自由電子濃度大，于是帶負(fù)電荷的自由電子會(huì)由N區(qū)向電子濃度低的P區(qū)擴(kuò)散;

擴(kuò)散的結(jié)果使PN結(jié)中靠P區(qū)一側(cè)帶負(fù)電，靠N區(qū)一側(cè)帶正電，形成由N區(qū)指向P區(qū)的電場(chǎng)，即PN結(jié)內(nèi)電場(chǎng)。內(nèi)電場(chǎng)將阻礙多數(shù)載流子的繼續(xù)擴(kuò)散，又稱為阻擋層。

PN結(jié)詳解

二極管的單向?qū)щ娞匦杂猛竞軓V，到底是什么原因讓電子如此聽話呢?它的微觀機(jī)理是什么呢?這里簡(jiǎn)單形象介紹一下。

假設(shè)有一塊P型半導(dǎo)體(用黃色代表空穴多)和一塊N型半導(dǎo)體(用綠色代表電子多)，它們自然狀態(tài)下分別都是電中性的，即不帶電。如圖2所示。

把它們結(jié)合在一起，就形成PN結(jié)。邊界處N型半導(dǎo)體的電子自然就會(huì)跑去P型區(qū)填補(bǔ)空穴，留下失去電子而顯正電的原子。相應(yīng)P型區(qū)邊界的原子由于得到電子而顯負(fù)電，于是就在邊界形成一個(gè)空間電荷區(qū)。

為什么叫“空間電荷區(qū)”?是因?yàn)檫@些電荷是微觀空間內(nèi)無(wú)法移動(dòng)的原子構(gòu)成的。

空間電荷區(qū)形成一個(gè)內(nèi)建電場(chǎng)，電場(chǎng)方向由N到P，這個(gè)電場(chǎng)阻止了后面的電子繼續(xù)過(guò)來(lái)填補(bǔ)空穴，因?yàn)檫@時(shí)P型區(qū)的負(fù)空間電荷是排斥電子的。

電子和空穴的結(jié)合會(huì)越來(lái)越慢，最后達(dá)到平衡，相當(dāng)于載流子耗盡了，所以空間電荷區(qū)也叫耗盡層。這時(shí)PN結(jié)整體還呈電中性，因?yàn)榭臻g電荷有正有負(fù)互相抵消。如圖3所示。

外加正向電壓，電場(chǎng)方向由正到負(fù)，與內(nèi)建電場(chǎng)相反，削弱了內(nèi)建電場(chǎng)，所以二極管容易導(dǎo)通。綠色箭頭表示電子流動(dòng)方向，與電流定義的方向相反。如圖4所示。

外加反向電壓，電場(chǎng)方向與內(nèi)建電場(chǎng)相同，增強(qiáng)了內(nèi)建電場(chǎng)，所以二極管不容易導(dǎo)通。如圖5所示。

當(dāng)然，不導(dǎo)通也不是絕對(duì)的，一般會(huì)有很小的漏電流。隨著反向電壓如果繼續(xù)增大，可能造成二極管擊穿而急劇漏電。

生活中單向?qū)ǖ睦右膊簧?，比如地鐵進(jìn)站口的單向閘機(jī)，也相當(dāng)于二極管的效果：正向?qū)?，反向不?dǎo)通，如果硬要反向通過(guò)，可能就會(huì)因?yàn)樘罅Α胺聪驌舸逼茐拈l機(jī)了。