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二极管介绍

如果要深入研究二极管或是其他元器件,涉及到的数学公式实在太多,而且涉及到电磁学里面的东西,实在有点复杂。

而我们大多数人,并不需要了解的那么细致。


课本上一般会说,如果我们将一个P型材料和一个N型材料紧贴在一起,就会得到一个PN结,让人以为二极管真的是靠“贴”出来的。

一些国外教材是这么介绍二极管的生产的。我觉得更能接受:

“在掺杂浓度问Nd的N型硅片上选择某一区域掺入浓度为Na的受主杂质,并且Na>Nd,使之转化为P型半导体,这样,该硅片就形成了实际的二极管”。


一个独立的二极管,在PN结处会产生一个空间电荷区,这是由于载流子的扩散行为造成的,

如果二极管中只有载流子的扩散行为,那么按理说,二极管的断电流应该不为0.

但现实是,一个独立的二极管的断电流肯定为0

那么,二极管中就存在另一种机制来平衡载流子的扩散行为,这就是漂移电流。



漂移电流是由于载流子受到电场力而形成的。

空间电荷区中存在电场,电场的方向使载流子的移动方向和扩散方向相反,这便平衡了扩散电流

最终使二极管的端电流为0



若果在二极管两侧加上正向电压(电源正极接P型区),那么空间电荷区会缩小,电场减弱。

外加正向电场的作用和空间电荷区电场的减弱,使得载流子很容易就可以穿过PN结。

正向电压增加到零以上很小值时,电流仍然很小,接近零。

直到电压增大超过0.5—0.7V(导通电压)时,电流才开始急剧增大,此时二极管两端的电压几乎和电流无关。

所谓的导通电压,是指使二极管显著导通所需的电压,而所谓显著导通,就是指电流急剧增大时的电压。

所以,不要把电源直接正向接在二极管两侧,因为一般的电源电压肯定远远超过二极管的导通电压,那么电路里的电流就很大。


若果在二极管两侧加上反向电压(电源正极接N型区),那么空间电荷区会扩大,电场加强。

外加反向电场的作用和空间电荷区电场的加强,使得载流子很难穿过PN结,但不代表没有载流子流过PN结,二极管两端出现非常小的电流。

如果加大反向电压,该电流会略微增大,但很快会达到饱和,这就是所谓的“反向饱和电流” Is。


上面是从电路的接法来区分外加电压的正方向和反方向的

更通俗的讲,正电压能够使载流子(包括P区的空穴和N区的自由电子)穿过PN结。

反电压能够使载流子远离PN结。


二极管的空间电荷区呈现非电中性,在空间电荷区两侧是中性区

中性区的电阻值非常小,实际上外加电压几乎全部降落在空间电荷区。

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