电子发烧友网@PN结为什么可以单向导电？PN结单向导电原理
二极管是电子电路中很常用的元器件 ， 非常常见 ， 二极管具有正向导通 ， 反向截止的特性 。
在二极管的正向端（正极）加正电压 ， 负向端（负极）加负电压 ， 二极管导通 ， 有电流流过二极管 。 在二极管的正向端（正极）加负电压 ， 负向端（负极）加正电压 ， 二极管截止 ， 没有电流流过二极管 。 这就是所说的二极管的单向导通特性 。 下面解释为什么二极管会单向导通 。
二极管为什么只能单向导电？
二极管是由PN结组成的 ， 即P型半导体和N型半导体 ， 因此PN结的特性导致了二极管的单向导电特性 。 PN结如下图所示：
本文插图
在P型和N型半导体的交界面附近 ， 由于N区的自由电子浓度大 ， 于是带负电荷的自由电子会由N区向电子浓度低的P区扩散 ， 扩散的结果使PN结中靠P区一侧带负电 ， 靠N区一侧带正电 ， 形成由N区指向P区的电场 。 diangon.com即PN结内电场 。 内电场将阻碍多数载流子的继续扩散 ， 又称为阻档层 。
PN结为什么可以单向导电？
二极管的单向导电特性用途很广 ， 到底是什么原因让电子如此听话呢？它的微观机理是什么呢？这里简单形象介绍一下：
假设有一块P型半导体（用黄色代表空穴多）和一块N型半导体（用绿色代表电子多） ， 它们自然状态下分别都是电中性的 ， 即不带电 。 如图1所示 。
本文插图
图1. P型和N型半导体
把它们结合在一起 ， 就形成PN结 。 边界处N型半导体的电子自然就会跑去P型区填补空穴 ， 留下失去电子而显正电的原子 。 相应P型区边界的原子由于得到电子而显负电 ， 于是就在边界形成一个空间电荷区 。 为什么叫“空间电荷区”？是因为这些电荷是微观空间内无法移动的原子构成的 。
空间电荷区形成一个内建电场 ， 电场方向由N到P ， 这个电场阻止了后面的电子继续过来填补空穴 ， 因为这时P型区的负空间电荷是排斥电子的 。 电子和空穴的结合会越来越慢 ， 最后达到平衡 ， 相当于载流子耗尽了 ， 所以空间电荷区也叫耗尽层 。 这时PN结整体还呈电中性 ， 因为空间电荷有正有负互相抵消 。 如图2所示 。
本文插图
图2. PN结形成内建电场
外加正向电压 ， 电场方向由正到负 ， 与内建电场相反 ， 削弱了内建电场 ， 所以二极管容易导通 。 绿色箭头表示电子流动方向 ， 与电流定义的方向相反 。 如图3所示 。
本文插图
图3. 正向导通状态
【电子发烧友网@PN结为什么可以单向导电？PN结单向导电原理】外加反向电压 ， 电场方向与内建电场相同 ， 增强了内建电场 ， 所以二极管不容易导通 。 如图4所示 。 当然 ， 不导通也不是绝对的 ， 一般会有很小的漏电流 。 随着反向电压如果继续增大 ， 可能造成二极管击穿而急剧漏电 。
本文插图
图4. 反向不导通状态
图5是二极管的电流电压曲线供参考 。
本文插图
图5.二极管电流电压曲线
图6形象的展示了不同方向二极管为什么能导通和不能导通 ， 方便理解 。
推荐阅读
- 「」联想双屏笔记本上市，这次用上了电子墨水屏
- [农村电商]潮阳区省级电子商务进农村综合示范创建工作取得阶段性成果
- 【周界安】电子围栏有电吗？
- [好机汇]新版iPhone SE悄悄上线，3299元被批评为“电子垃圾”？
- 【电子商务】全国电子商务类招生计划分析，招生增速放缓，江西招生占比第一
- 美好，一直在身边@电子城转向新型科技服务业务显成效 科技服务收入占比持续增加
- 「」印尼电子钱包LinkAja又有新动作
- ■超声电子一季度净利增长11.22%，持续加码新型特种印制电路板
- 【电子工程世界TB】英飞凌第三代AURIX?微控制器助力TASKING为客户更优质的方案
- AI财经社：博泰获小米集团战略投资，加速消费电子与汽车融合