二極管為什麼只能單向導電?二極管的單向導通原理,一直搞不懂?

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

在二極管的正向端(正極)加正電壓,負向端(負極)加負電壓,二極管導通,有電流流過二極管。在二極管的正向端(正極)加負電壓,負向端(負極)加正電壓,二極管截止,沒有電流流過二極管。這就是所說的二極管的單向導通特性。下面解釋為什麼二極管會單向導通。

二極管為什麼只能單向導電?

二極管是由PN結組成的,即P型半導體和N型半導體,因此PN結的特性導致了二極管的單向導電特性。PN結如下圖所示:

二極管為什麼只能單向導電?二極管的單向導通原理,一直搞不懂?

在P型和N型半導體的交界面附近,由於N區的自由電子濃度大,於是帶負電荷的自由電子會由N區向電子濃度低的P區擴散,擴散的結果使PN結中靠P區一側帶負電,靠N區一側帶正電,形成由N區指向P區的電場。diangon.com即PN結內電場。內電場將阻礙多數載流子的繼續擴散,又稱為阻檔層。

下面分兩種情況討論PN結的導通特性。

1. PN結加上正向電壓

將PN結的P區接電源正極,N區接電源負極,在正向電壓作用下,PN結中的外電場和內電場方向相反,擴散運動和漂移運動的平衡被破壞,內電場被削弱,使空間電荷區變窄,多數載流子的擴散運動大大地超過了少數載流子的漂移運動,多數載流子很容易越過PN結,形成較大的正向電流,PN結呈現的電阻很小,因而處於導通狀態。

2. PN結 加上反向電壓

將PN結的P區接電源負極,N區接電源正極,此時外電場和內電場方向一致,內電場增強,使空間電荷區加寬,對多數載流子擴散運動的阻礙作用加強,多數載流子幾乎不運動,但是,增強了的內電場有利於少數載流子的漂移運動,由於少數載流子的數量很少,只形成微小的反向電流,PN結呈現的反向電阻很大,因此處於截止狀態。

以上兩種情況如下圖所示:

二極管為什麼只能單向導電?二極管的單向導通原理,一直搞不懂?


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