二极管原理 图解

上面提到的二极管都有一个共同的性能，单向导电性，也就是说电流只能从二极管的阳极进出，反过来就不行了。为什么？二极管中有一个叫做PN结的是它阻止了电流逆流。接下来，小马哥会告诉他的朋友们PN 结。

根据导体、半导体和绝缘体的不同导电性能，自然界中的物质分为导体、半导体和绝缘体。常用的半导体材料有四价硅和锗（zhě）。四价是多少？最外层有四个电子。纯半导体，又称本征半导体，导电性差，不能直接用于制造半导体器件。在本征半导体的一侧，三价元素(硼)与扩散工艺混合，五价元素(磷)与五价元素混合，取代了少量的硅原子或锗原子。 三价元素(硼)，最外层只有三个电子，但硅和锗外层有四个电子，少了一个怎么办？这就形成了一个空穴，这就是P型半导体。P半导体成为含空穴浓度较高的半导体。

五价元素(磷)有五个电子，多一个怎么办？多余的电子几乎不受约束，它是自由的，被称为自由电子，这是N型半导体。N半导体成为含电子浓度高的半导体。

P型半导体与N型半导体结合后，P区内空穴和N区内自由电子多称为多子，P自由电子和N区的空穴几乎为零，称为少子，自由电子和空穴的浓度差出现在它们的交界处。

由于P区的孔浓度高于N区，孔扩散到N区，N区的自由电子浓度高于P区，自由电子扩散到P区，就像一滴墨水滴在清水中，墨水本身浓度高，扩散到周围，这是扩散运动，P可能会遇到N区的空穴和自由电子，然后复合。什么是复合？把空穴比作房子，住在房子里。这时，自由电子比作人，然后它们结合在一起。

P区和N区的杂质离子不能随意移动。为什么？因为杂质离子被周围的硅原子或锗原子束缚。N在区交界面附近，形成了一个非常薄的空间电荷区，在这个区域内，多子已经扩散到对方并复合，或者已经耗尽。

P杂质离子离子与N区相互作用，N杂质离子带正电荷，P杂质离子带负电荷，在空间电荷区形成内电场，扩散运动使空间电荷区变宽，内电场变强。

一方面，这个内电场阻止了扩散运动，扩散不容易进行；另一方面，空穴(少子)从N区漂移到P区，自由电子从P区漂移到N区。这种漂移不是汽车漂移，而是受N区高电势影响。P区低电势内电场影响漂移，称为少子漂移。

空间电荷区慢慢稳定。综上所述，多子运动称为扩散运动，少子运动称为漂移运动。当两种运动达到动态平衡时，就会产生PN结。在PN结合相应的电线和管壳，形成半导体二极管。P区引出的电极变成正极，N区引出的电极变成负极。

当PN加正向导通电压是将P区引脚加电源正极，N区域引脚连接电源负极。电流方向从P区流向N区和PN 相反，当电压大于内电场电压时，外部电源会抵消内电场。

内电场被抵消，有利于扩散运动。空间电荷区逐渐变成P区和N区。当空间电荷区越来越薄时，扩散电流会形成到最薄的时候，二极管就会导通。此时，电压称为导电电压。

相反，将P区引脚加电源负极，N区引脚连接电源正极。此时，电流流向与内电场相同，增强了内电场，使空间电荷区变宽，空穴拉向P区，电子拉向N区，防止扩散运动，形成反向泄漏电流。因为电流很小，这是截止状态。

当反向电压增加到一定程度时，反向电流会突然增加。如果外部电路不能限制电流，电流将足够大PN结烧毁，此时电压成为击穿电压，此时二极管无用。

二极管加正偏置电压，死区OA在区域内，由于正电压相对较小，二极管不导电，几乎没有电流，电阻较高。此时，二极管两端的电压为死区电压，硅二极管为0.5V（锗管为0.1v），当正电压高于一定值时，随着电压的升高，二极管中的电流会增加。此时，电压称为导电压，也称为门槛电压。

硅管导通电压为0.6V（锗管为0.2v），硅管0.7V（锗管为0.3v），此时称为正压降。

可见光可以在电子和空穴复合时辐射，PN不同同化合物混合的光也不同，如镓（Ga）、砷（As）、磷（P）、氮（N）等。然后加上引脚，用环氧树脂封装起来，通上正向电压发光二极管就这样发光了。