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PN结为什么能够单向导电?PN结单向导电原理

本站为您提供的PN结为什么可以单向导电?PN结单向导电原理,在P型和N型半导体的交界面附近,由于N区的自由电子浓度大,于是带负电荷的自由电子会由N区向电子浓度低的P区扩散,扩散的结果使PN结中靠P区一侧带负电,靠N区一侧带正电,形成由N区指向P区的电场。

二极管是电子电路中很常用的元器件,十分常见,二极管具有正导游通,反向截止的特性。

在二极管的正向端(正极)加正电压,负向端(负极)加负电压,二极管导通,有电流流过二极管。在二极管的正向端(正极)加负电压,负向端(负极)加正电压,二极管截止,没有电流流过二极管。这便是所说的二极管的单导游通特性。下面解说为什么二极管会单导游通。

二极管为什么只能单导游电?

二极管是由PN结组成的,即P型半导体和N型半导体,因而PN结的特性导致了二极管的单导游电特性。PN结如下图所示:

在P型和N型半导体的交界面邻近,由于N区的自由电子浓度大,所以带负电荷的自由电子会由N区向电子浓度低的P区分散,分散的成果使PN结中靠P区一侧带负电,靠N区一侧带正电,构成由N区指向P区的电场。diangon.com即PN结内电场。内电场将阻挠大都载流子的持续分散,又称为阻档层。

PN结为什么能够单导游电?

二极管的单导游电特性用处很广,到底是什么原因让电子如此听话呢?它的微观机理是什么呢?这儿简略形象介绍一下:

假设有一块P型半导体(用黄色代表空穴多)和一块N型半导体(用绿色代表电子多),它们天然状况下别离都是电中性的,即不带电。如图1所示。

图1. P型和N型半导体

把它们结合在一起,就构成PN结。鸿沟处N型半导体的电子天然就会跑去P型区添补空穴,留下失掉电子而显正电的原子。相应P型区鸿沟的原子由于得到电子而显负电,所以就在鸿沟构成一个空间电荷区。为什么叫“空间电荷区”?是由于这些电荷是微观空间内无法移动的原子构成的。

空间电荷区构成一个内建电场,电场方向由N到P,这个电场阻挠了后边的电子持续过来添补空穴,由于这时P型区的负空间电荷是排挤电子的。电子和空穴的结合会越来越慢,最终到达平衡,相当于载流子耗尽了,所以空间电荷区也叫耗尽层。这时PN结全体还呈电中性,由于空间电荷有正有负相互抵消。如图2所示。

图2. PN结构成内建电场

外加正向电压,电场方向由正到负,与内建电场相反,削弱了内建电场,所以二极管简单导通。绿色箭头表明电子活动方向,与电流界说的方向相反。如图3所示。

图3. 正导游通状况

外加反向电压,电场方向与内建电场相同,增强了内建电场,所以二极管不简单导通。如图4所示。当然,不导通也不是肯定的,一般会有很小的漏电流。跟着反向电压假如持续增大,或许形成二极管击穿而急剧漏电。

图4. 反向不导通状况

图5是二极管的电流电压曲线供参阅。

图5.二极管电流电压曲线

图6形象的展现了不同方向二极管为什么能导通和不能导通,便利了解。

图6. 不同方导游通作用不同

日子中单导游通的比方也不少,比方地铁进站口的单向闸机,也相当于二极管的作用:正导游通,反向不导通,假如硬要反向经过,或许就会由于太大力“反向击穿”损坏闸机了。

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