二极管的工作原理

Question

如题所述

Answer 1

二极管的工作原理
用专门的制造工艺在同一块半导体晶片上,形成 P型半导体区和N型半导体区,在这两个区的交界处就形成了一个PN 结.PN结是构成各种半导体器件的基础。PN结两端各焊接个电极就成了二极管。所以要了解二极管的工作原理就要先学习.PN结的单向导电性。
一、.PN结的单向导电性：
PN结的最基本、最主要的性质是单向导电性.
(1)因为N型半导体掺入5价微量元素会产生自由电子,P型半导体掺入3价微量元素会产生空穴载流子；但总体上N型半导体和P型它们都不显电性而呈电中性。 你想把它们放一起，在交界面两侧出现载流子的浓度差 ，即N型半导体自由电子数目多（它内部也有很少量的孔穴），P型半导体孔穴数目多（它内部也有很少量的自由电子），浓度高的载流子向浓度低的一侧扩散.
(2) 多子的扩散运动形成空间电荷区及内电场：N型半导体自由电子扩散到P区的话，P区就多了带负电的电子（原来它是电中性的）显负电性，同理N区因跑走了带负电的自由电子而显正电性啦。你再想一边是带正电，一边是带正电就形成空间电荷区及内电场。如图所示。

（3）内电场会随着多子的继续扩散而加强最后反而由阻止多子的继续扩散。电场是有方向的，方向是由高电位指向低电位的（对PN结来说就是由N区指向P区)，电场对带电粒子是有电场力的，推着正电粒子由高电位移向低电位，具体在这里就是带负电的自由电子应该有P区到N区的，那么这和刚才的多子扩散运动方向（N型半导体自由电子扩散到P区）是不是矛盾啊.对啊多子扩散的结果就是它们形成了内电场，而它们形成的内电场由阻碍它们的继续扩散。
（4）内电场对少子来说是利于它们的运动（把少子的移动叫漂移），因为多子带的电荷极性与少子相反，既然阻止多子的扩散运动，那它必然利于少子的漂移运动的。少子如果大量漂移的话会导致内电场的减弱，其原理与上述的多子相同。
（5）多子互向对方区域扩散→形成空间电荷区及内电场→阻止多子扩散,推动少子漂移,形成漂移电流→使空间电荷区变窄，又有利于多子扩散，不利于少子漂移→以上两个过程的作用相反,互为因果,互相制约,达到动态平衡→最后使空间电荷区宽度一定,内电场强度一定。通过PN结的总电流为零。
二、二极管的工作原理
1.外加正偏电压 P区接电源正极,N区接电源负极——正向导通电流 P区→N区
外加正偏电压 产生的外电场与PN结的内电场方向相反，内电场被削弱。有利于多子的扩散，形成很大的扩散电流，在外电路形成很大的正向电流IF。此时，空间电荷区变窄，呈现低电阻，PN结导通。
2.外加反偏电压 P区接电源负极,N区接电源正极。
外加反偏电压与PN结的内电场方向相同，内电场被加强。不利于多子的扩散，有利于少子的漂移，即P区电子向N区漂移，N区空穴向P区漂移。漂移电流方向自N区→P区。但由于少子浓度极低，在外电路形成的反向电流IR很小，IR≈0。此时，空间电荷区加宽，PN结呈现高电阻，PN结截止。
3 结论：二极管加正向电压的时候它像一个小的电阻一样，电流可以通过，电路是通的；当加反向电压的时候，它是截止的，对电路来讲相当于断路。

Answer 2

二极管的工作原理
晶体二极管为一个由p型半导体和n型半导体形成的p-n结，在其界面处两侧形成空间电荷层，并建有自建电场。当不存在外加电压时，由于p-n 结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。当外界有正向电压偏置时，外界电场和自建电场的互相抑消作用使载流子的扩散电流增加引起了正向电流。当外界有反向电压偏置时，外界电场和自建电场进一步加强，形成在一定反向电压范围内与反向偏置电压值无关的反向饱和电流I0。当外加的反向电压高到一定程度时，p-n结空间电荷层中的电场强度达到临界值产生载流子的倍增过程，产生大量电子空穴对，产生了数值很大的反向击穿电流，称为二极管的击穿现象。

Answer 3

二极管的工作原理
晶体二极管为一个由p型半导体和n型半导体形成的p-n结，在其界面处两侧形成空间电荷层，并建有自建电场。当不存在外加电压时，由于p-n 结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。当外界有正向电压偏置时，外界电场和自建电场的互相抑消作用使载流子的扩散电流增加引起了正向电流。当外界有反向电压偏置时，外界电场和自建电场进一步加强，形成在一定反向电压范围内与反向偏置电压值无关的反向饱和电流I0。当外加的反向电压高到一定程度时，p-n结空间电荷层中的电场强度达到临界值产生载流子的倍增过程，产生大量电子空穴对，产生了数值很大的反向击穿电流，称为二极管的击穿现象。本回答被网友采纳