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发布日期:
2022-04-18 11:22:05
二极管的工作原理
  一个PN结加上电引线封装起来就构成了二极管。下面就简要介绍一下PN节的构成以及其工作原理。
  PN结名思义就是由p型半导体和n型半导体组成的半导体交接界面。对于p型半导体,由于在四价元素构成的半导体当中掺杂了三价元素,比如在硅中掺杂硼。三价元素的原子可以接受电子变成负离子,相应的,在共价键当中并产生了带一个正电荷的空穴,由于电子的移动与传递,在外可以表现出空穴的移动。而n型半导体,则相当于在硅中掺杂五价元素磷,由于五价元素的存在,便使电子增多,脱离原子核的吸引,而变成自由电子。
  所以,当p型半导体和n型半导体相结合,两者的中间由于电子和空穴的浓度不同,产生扩散现象。当扩散现象进行到一定程度,两者交界处会由于电荷的中和形成内建电场,而内建电场的作用又会使得p型半导体当中的空穴和n型半导体中的电子产生漂移现象,也就是由于内建电场的作用,空穴和电子产生与扩散现象相反的方向的流动。这便是PN结的构成和工作原理。
  我们都知道二极管有正向导通、反向截止的特性,这一特性正是由于PN结的正向特性和反向特性所决定的。对PN结而言,加正向的电压,也就是相当于二极管加正向电压。P端接电源正极。显然,此时外加电压与内建电场的场强方向是相反的。这便加剧了空穴和电子的扩散运动,而减少了漂移运动。由于p区的空穴量远多于电子数量,而n区的电子数量远多于空穴量,所以扩散运动可以变得比较强,在外也就表现出正向导通特性。而PN结所加反向电压时,其内建电场便会因为加电源的存在而得到加强。内建电场的加强使得扩散作用受到阻碍,同时也使得漂移现象得到加强,漂移现象的加强又使得内建电场的宽度得到增加。由于漂移运动是p区的电子和n区的空穴相互运动所产生的,其余数目过少,因而表现出很小的电流导通性。
  此外,二极管其实还存在击穿现象。二极管在一定范围内的击穿,并不代表二极管的损坏。当二极管加反向电压达到一定的数值之后,二极管的电流会急剧增大,会产生雪崩击穿或者齐纳击穿。这两种击穿都有各自的特点,也有各自的作用,在这就不多说了。其原因都有一个共性,必然是PN结当中可运动的自由电子和自由空穴的增多。一种是高能的载流子对共价键的碰撞产生新的电子空穴,另一种是强大的电场直接将共价键破坏,产生电子和空穴对。
  其实三极管和二极管有很大的相似之处,毕竟都离不开PN结。
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