PN結(jié)為什么可以單向?qū)щ姡縋N結(jié)單向?qū)щ娫��?/h1>

作者：佚名    文章來源：本站原創(chuàng)    點(diǎn)擊數(shù)：    更新時(shí)間：2020/7/18

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1所示。

 

     圖1. P型和N型半導(dǎo)體

     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)過來填補(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2所示。

 

     圖2. PN結(jié)形成內(nèi)建電場(chǎng)

     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3所示。

 

     圖3. 正向?qū)�通狀態(tài)

     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4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。

 

     圖4. 反向不導(dǎo)通狀態(tài)

     圖5是二極管的電流電壓曲線供參考。

 

     圖5.二極管電流電壓曲線

     圖6形象的展示了不同方向二極管為什么能導(dǎo)通和不能導(dǎo)通，方便理解。

 

     圖6. 不同方向?qū)�通效果不�?/DIV>

     生活中單向?qū)�通的例子也不少，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)�通，反向不�?dǎo)通，如果硬要反向通過，可能就會(huì)因?yàn)樘�大力“反向擊穿”破壞閘機(jī)了。

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