PN結(jié)為什么可以單向?qū)щ??PN結(jié)單向?qū)щ娫?/h2>
發(fā)布時(shí)間:2020-04-14 責(zé)任編輯:lina
【導(dǎo)讀】二極管是電子電路中很常用的元器件,非常常見(jiàn),二極管具有正向?qū)ǎ聪蚪刂沟奶匦浴?/strong>
二極管是電子電路中很常用的元器件,非常常見(jiàn),二極管具有正向?qū)ǎ聪蚪刂沟奶匦浴?/span>
在二極管的正向端(正極)加正電壓,負(fù)向端(負(fù)極)加負(fù)電壓,二極管導(dǎo)通,有電流流過(guò)二極管。在二極管的正向端(正極)加負(fù)電壓,負(fù)向端(負(fù)極)加正電壓,二極管截止,沒(méi)有電流流過(guò)二極管。這就是所說(shuō)的二極管的單向?qū)ㄌ匦?。下面解釋為什么二極管會(huì)單向?qū)ā?/span>
二極管為什么只能單向?qū)щ姡?/span>
二極管是由PN結(jié)組成的,即P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體,因此PN結(jié)的特性導(dǎo)致了二極管的單向?qū)щ娞匦?。PN結(jié)如下圖所示:
在P型和N型半導(dǎo)體的交界面附近,由于N區(qū)的自由電子濃度大,于是帶負(fù)電荷的自由電子會(huì)由N區(qū)向電子濃度低的P區(qū)擴(kuò)散,擴(kuò)散的結(jié)果使PN結(jié)中靠P區(qū)一側(cè)帶負(fù)電,靠N區(qū)一側(cè)帶正電,形成由N區(qū)指向P區(qū)的電場(chǎng)。diangon.com即PN結(jié)內(nèi)電場(chǎng)。內(nèi)電場(chǎng)將阻礙多數(shù)載流子的繼續(xù)擴(kuò)散,又稱(chēng)為阻檔層。
PN結(jié)為什么可以單向?qū)щ姡?/span>
二極管的單向?qū)щ娞匦杂猛竞軓V,到底是什么原因讓電子如此聽(tīng)話呢?它的微觀機(jī)理是什么呢?這里簡(jiǎn)單形象介紹一下:
假設(shè)有一塊P型半導(dǎo)體(用黃色代表空穴多)和一塊N型半導(dǎo)體(用綠色代表電子多),它們自然狀態(tài)下分別都是電中性的,即不帶電。如圖1所示。
圖1. P型和N型半導(dǎo)體
把它們結(jié)合在一起,就形成PN結(jié)。邊界處N型半導(dǎo)體的電子自然就會(huì)跑去P型區(qū)填補(bǔ)空穴,留下失去電子而顯正電的原子。相應(yīng)P型區(qū)邊界的原子由于得到電子而顯負(fù)電,于是就在邊界形成一個(gè)空間電荷區(qū)。為什么叫“空間電荷區(qū)”?是因?yàn)檫@些電荷是微觀空間內(nèi)無(wú)法移動(dòng)的原子構(gòu)成的。
空間電荷區(qū)形成一個(gè)內(nèi)建電場(chǎng),電場(chǎng)方向由N到P,這個(gè)電場(chǎng)阻止了后面的電子繼續(xù)過(guò)來(lái)填補(bǔ)空穴,因?yàn)檫@時(shí)P型區(qū)的負(fù)空間電荷是排斥電子的。電子和空穴的結(jié)合會(huì)越來(lái)越慢,最后達(dá)到平衡,相當(dāng)于載流子耗盡了,所以空間電荷區(qū)也叫耗盡層。這時(shí)PN結(jié)整體還呈電中性,因?yàn)榭臻g電荷有正有負(fù)互相抵消。如圖2所示。
圖2. PN結(jié)形成內(nèi)建電場(chǎng)
外加正向電壓,電場(chǎng)方向由正到負(fù),與內(nèi)建電場(chǎng)相反,削弱了內(nèi)建電場(chǎng),所以二極管容易導(dǎo)通。綠色箭頭表示電子流動(dòng)方向,與電流定義的方向相反。如圖3所示。
圖3. 正向?qū)顟B(tài)
外加反向電壓,電場(chǎng)方向與內(nèi)建電場(chǎng)相同,增強(qiáng)了內(nèi)建電場(chǎng),所以二極管不容易導(dǎo)通。如圖4所示。當(dāng)然,不導(dǎo)通也不是絕對(duì)的,一般會(huì)有很小的漏電流。隨著反向電壓如果繼續(xù)增大,可能造成二極管擊穿而急劇漏電。
圖4. 反向不導(dǎo)通狀態(tài)
圖5是二極管的電流電壓曲線供參考。
圖5.二極管電流電壓曲線
圖6形象的展示了不同方向二極管為什么能導(dǎo)通和不能導(dǎo)通,方便理解。
圖6. 不同方向?qū)ㄐЧ煌?/span>
生活中單向?qū)ǖ睦右膊簧?,比如地鐵進(jìn)站口的單向閘機(jī),也相當(dāng)于二極管的效果:正向?qū)?,反向不?dǎo)通,如果硬要反向通過(guò),可能就會(huì)因?yàn)樘罅?ldquo;反向擊穿”破壞閘機(jī)了。
免責(zé)聲明:本文為轉(zhuǎn)載文章,轉(zhuǎn)載此文目的在于傳遞更多信息,版權(quán)歸原作者所有。本文所用視頻、圖片、文字如涉及作品版權(quán)問(wèn)題,請(qǐng)聯(lián)系小編進(jìn)行處理。
特別推薦
- 兆易創(chuàng)新GD32F30x STL軟件測(cè)試庫(kù)獲得德國(guó)萊茵TüV IEC 61508功能安全認(rèn)證
- 芯科科技第三代無(wú)線開(kāi)發(fā)平臺(tái)引領(lǐng)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展
- MSO 4B 示波器為工程師帶來(lái)更多臺(tái)式功率分析工具
- 艾為電子推出新一代高線性度GNSS低噪聲放大器——AW15745DNR
- 瑞薩發(fā)布四通道主站IC和傳感器信號(hào)調(diào)節(jié)器, 以推動(dòng)不斷增長(zhǎng)的IO-Link市場(chǎng)
- e絡(luò)盟現(xiàn)貨供應(yīng) Abracon 新推出的 AOTA 系列微型鑄型電感器
- 加賀富儀艾電子推出支持Wi-Fi 6和藍(lán)牙的無(wú)線局域網(wǎng)/藍(lán)牙組合模塊
技術(shù)文章更多>>
- 讓汽車(chē)LED照明無(wú)死角,LED驅(qū)動(dòng)的全面進(jìn)化
- 開(kāi)關(guān)模式電源問(wèn)題分析及其糾正措施:晶體管時(shí)序和自舉電容問(wèn)題
- 熱電偶的測(cè)溫原理
- 【泰克先進(jìn)半導(dǎo)體實(shí)驗(yàn)室】 遠(yuǎn)山半導(dǎo)體發(fā)布新一代高壓氮化鎵功率器件
- ADALM2000實(shí)驗(yàn):變壓器
技術(shù)白皮書(shū)下載更多>>
- 車(chē)規(guī)與基于V2X的車(chē)輛協(xié)同主動(dòng)避撞技術(shù)展望
- 數(shù)字隔離助力新能源汽車(chē)安全隔離的新挑戰(zhàn)
- 汽車(chē)模塊拋負(fù)載的解決方案
- 車(chē)用連接器的安全創(chuàng)新應(yīng)用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall
熱門(mén)搜索