在二極管正極加正電壓，負(fù)極加負(fù)電壓。稱二極管外加正向電壓，這時(shí)二極管有電流流過(guò)處于導(dǎo)通狀態(tài)。在二極管正極加負(fù)電壓，負(fù)極加正電壓，稱二極管外加反向電壓，這時(shí)二極管無(wú)電流流過(guò)處于截止?fàn)顟B(tài)。這種特性就是二極管的單向?qū)щ娦浴?/p>
二極管為什么只能單向?qū)щ姡?/p>
二極管的核心是PN結(jié)。因此二極管的單向?qū)щ娦允怯蒔N結(jié)的特性說(shuō)決定的。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)。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，又稱為阻檔層。
（1）PN結(jié)加上正向電壓的情況 將PN結(jié)的P區(qū)接電源正極，N區(qū)接電源負(fù)極，此時(shí)外加電壓對(duì)PN結(jié)產(chǎn)生的電場(chǎng)與PN結(jié)內(nèi)電場(chǎng)方向相反，消弱了PN結(jié)內(nèi)電場(chǎng)，使得多數(shù)載流子能順利通過(guò)PN結(jié)形成正向電流，并隨著外加電壓的升高而迅速增大，即PN結(jié)加正向電壓時(shí)處于導(dǎo)通狀態(tài)。
（2）PN結(jié) 加上反向電壓的情況 將PN結(jié)的P區(qū)接電源負(fù)極，N區(qū)接電源正極，此時(shí)外加電壓對(duì)PN結(jié)產(chǎn)生的電場(chǎng)與PN結(jié)內(nèi)電場(chǎng)方向相同，加強(qiáng)了PN結(jié)內(nèi)電場(chǎng)，多數(shù)載流子在電場(chǎng)力的作用下難以通過(guò)PN結(jié)反向電流非常微小，即PN結(jié)加反向電壓時(shí)處于截止?fàn)顟B(tài)。
半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性
半導(dǎo)體以其導(dǎo)電性能介乎于導(dǎo)體和絕緣體之間而得名。如硅、鍺、硒以及大多數(shù)金屬氧化物和硫化物都是半導(dǎo)體。
金屬導(dǎo)體依靠自由電子導(dǎo)電。絕緣體原子最外層的電子被原子核束縛得很緊，所以絕緣體中自由電子極少，不易導(dǎo)電。而半導(dǎo)體原子最外層的電子處于半自由狀態(tài)。以常用的半導(dǎo)體材料硅原子結(jié)構(gòu)為例，它有四個(gè)價(jià)電子，完全純凈的硅晶體結(jié)構(gòu)中，每一個(gè)原子與相鄰的四個(gè)原子結(jié)合，每一個(gè)原子的一個(gè)價(jià)電子與另一個(gè)原子的一個(gè)價(jià)電子組成一個(gè)電子對(duì)，構(gòu)成共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)，如右圖所示。半導(dǎo)體一般都具有晶體結(jié)構(gòu)，故半導(dǎo)體又稱為單晶體。
共價(jià)鍵中的價(jià)電子不像絕緣體原子外層的電子被束縛得那么緊，在受到熱的作用或受到光照射時(shí)，熱能和光能轉(zhuǎn)化為電子的動(dòng)能，原子最外層的價(jià)電子便很容易掙脫原子核的束縛，形成自由電子，此時(shí)在原子共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)中，相應(yīng)出現(xiàn)了一個(gè)電子空位，稱為空穴，由于電子帶負(fù)電荷而原子又是中性的，因此空穴可認(rèn)為是帶正電荷。具有空穴的原子又可吸引鄰近原子中的價(jià)電子來(lái)填補(bǔ)其空穴，從而形成電子運(yùn)動(dòng)。這時(shí)空穴也從某一個(gè)原子內(nèi)移動(dòng)到了另一個(gè)原子內(nèi)，形成空穴運(yùn)動(dòng)。這樣在一定條件下，半導(dǎo)體中出現(xiàn)了兩種帶電運(yùn)動(dòng)，一種是帶負(fù)電荷的自由電子運(yùn)動(dòng)；另一種便是帶正電荷的空穴運(yùn)動(dòng)。在外電場(chǎng)的作用下，電子向電源正極定向運(yùn)動(dòng)，空穴向電源負(fù)極定向運(yùn)動(dòng)，于是電路中便形成電流。
半導(dǎo)體導(dǎo)電的特點(diǎn)，就是同時(shí)存在電子導(dǎo)電和空穴導(dǎo)電，所以自由電子和空穴都稱為載流子。純凈半導(dǎo)體中載流子總是成對(duì)出現(xiàn)，并不斷復(fù)合，在一定條件下達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，使半導(dǎo)體中載流子的數(shù)量維持恒定。當(dāng)條件改變后，如溫度升高或光照加強(qiáng)，載流子數(shù)量又會(huì)增多，使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能增強(qiáng)，故溫度對(duì)半導(dǎo)體導(dǎo)電性能影響很大。
純凈半導(dǎo)體一般導(dǎo)電能力是較差的，而在其中加入某種雜質(zhì)后，導(dǎo)電能力即可大大增強(qiáng)，其原因同樣與其共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)有關(guān)。
N型和P型半導(dǎo)體
在純凈的半導(dǎo)體中，摻入極微量有用的雜質(zhì)，雜質(zhì)不同，其增加的導(dǎo)電載流子的類(lèi)型也不同，可分為兩大類(lèi)，如在硅單晶體中摻入五價(jià)元素磷，磷原子外層有五個(gè)價(jià)電子，其中四個(gè)價(jià)電子與硅原子中的四個(gè)價(jià)電子形成共價(jià)鍵后，多出的一個(gè)電子便很容易掙脫原子核的束縛而成為自由電子，這樣摻磷后的半導(dǎo)體中自由電子的數(shù)量大大增加，因而加強(qiáng)了原純凈半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力。摻入五價(jià)元素的半導(dǎo)體，自由電子是導(dǎo)電的主要載流子，稱多數(shù)載流子，而原半導(dǎo)體中的空穴則稱少數(shù)載流子，這種半導(dǎo)體由于電子帶負(fù)電，故稱電子型半導(dǎo)體或N型半導(dǎo)體二極管導(dǎo)電原理，如下圖a所示。
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