说明二极管单向导电的原因

二极管是电子电路中非常常见的组件，并且非常常见。二极管具有正向导通和反向截止的特性。
将正电压施加到二极管的正极（阳极），将负电压施加到负极（阴极），二极管导通，电流流过二极管。在二极管的正极（阳极）上施加一个负电压，在负极（阴极）上施加一个正电压，二极管被切断，并且没有电流流过二极管。
这就是所谓的二极管的单向传导特性。下面解释了为什么二极管将单向导电。
二极管的单向导电性二极管由PN结组成，即P型半导体和N型半导体。因此，PN结的特性导致二极管的单向导电特性。
PN结如图1所示。图1：P型和N型半导体界面附近的PN结示意图。
由于N区域中的自由电子浓度大，所以带负电的自由电子将以低电子浓度从N区域扩散到P区域。扩散的结果使PN结靠近P区的一侧带负电，而靠近N区的一侧带正电，从而形成从N区指向P区的电场，即PN结。
内部电场将阻碍多数载流子的持续扩散，这也称为阻挡层。 PN结的详细说明二极管的单向导电性非常广泛。
是什么使电子如此服从？它的微观机制是什么？这是一个简短的介绍。假设有一个P型半导体（黄色表示更多的空穴）和一个N型半导体（绿色表示更多的电子），这两种半导体在其自然状态下均为电中性，即它们不带电。
如图2所示。图2：P型和N型半导体将它们组合在一起以形成PN结。
边界处的N型半导体的电子自然会到达P型区域以填充空穴，从而留下失去电子并带正电的原子。相应的P型区域边界上的原子由于电子而带负电，因此在边界处形成了空间电荷区域。
为什么将其称为“空间电荷区”？这是因为这些电荷由无法在微观空间中移动的原子组成。空间电荷区域形成一个内置电场，并且电场的方向是从N到P。
由于P型区域中的负空间电荷，该电场阻止了后续的电子继续填充空穴。排斥电子。
电子和空穴的结合将变得越来越慢，最终达到平衡，这相当于载流子的耗尽，因此空间电荷区也称为耗尽层。这时，整个PN结仍处于电中性状态，因为空间电荷具有彼此抵消的正负空间电荷。
如图3所示。图3：PN结形成一个内置电场施加正电压，电场的方向是从正到负，这与内置电场相反，后者会减弱内置电场，因此二极管易于导电。
绿色箭头指示电子流动方向，该方向与电流定义的方向相反。如图4所示。
图4：正向导电状态施加反向电压时，电场的方向与内置电场相同，从而增强了内置电场，因此二极管不是容易进行。如图5所示。
当然，不导电不是绝对的，并且漏电流通常很小。如果反向电压继续增加，则可能导致二极管击穿并引起快速泄漏。
图5：反向非导通状态图6是二极管的电流-电压曲线，以供参考。图6：二极管电流-电压曲线图7直观地说明了为什么可以和不能以不同的方向打开二极管，这很容易理解。
图7：不同方向的传导效果不同。生活中有许多单向传导的例子。
例如，地铁入口的单向门也等同于二极管的作用：正向传导，反向非传导，如果很难沿相反方向通过，则旋转门可能会因力过大而被破坏。 ；“反向击穿”。
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