【二極管模塊】二極管的工作原理

時間：2021-05-31

作者：上海秦邦電子科技有限公司

二極管的主要原理就是利用PN結的單向導電性，在PN結上加上引線和封裝就成了一個二極管。

晶體二極管為一個由P型半導體和N型半導體形成的PN結，在其界面處兩側形成空間電荷層，并建有自建電場。當不存在外加電壓時，由于PN結兩邊載流子濃度差引起的擴散電流和自建電場引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)。

當外界有正向電壓偏置時，外界電場和自建電場的互相抑消作用使載流子的擴散電流增加引起了正向電流。當外界有反向電壓偏置時，外界電場和自建電場進一步加強，形成在一定反向電壓范圍內與反向偏置電壓值無關的反向飽和電流。

當外加的反向電壓高到一定程度時，PN結空間電荷層中的電場強度達到臨界值產生載流子的倍增過程，產生大量電子空穴對，產生了數值很大的反向擊穿電流，稱為二極管的擊穿現象。PN結的反向擊穿有齊納擊穿和雪崩擊穿之分。

PN結形成原理

P型半導體是在本征半導體（一種完全純凈的、結構完整的半導體晶體）摻入少量三價元素雜質，如硼等。

因硼原子只有三個價電子，它與周圍的硅原子形成共價鍵，因缺少一個電子，在晶體中便產生一個空位，當相鄰共價鍵上的電子獲得能量時就有可能填補這個空位，使硼原子成了不能移動的負離子，而原來的硅原子的共價鍵則因缺少一個電子，形成了空穴，但整個半導體仍呈中性。這種P型半導體中以空穴導電為主，空穴為多數載流子，自由電子為少數載流子。

N型半導體形成的原理和P型原理相似。在本征半導體中摻入五價原子，如磷等。摻入后，它與硅原子形成共價鍵，產生了自由電子。在N型半導體中，電子為多數載流子，空穴為少數載流子。

因此，在本征半導體的兩個不同區(qū)域摻入三價和五價雜質元素，便形成了P型區(qū)和N型區(qū)，根據N型半導體和P型半導體的特性，可知在它們的交界處就出現了電子和空穴的濃度差異，電子和空穴都要從濃度高的區(qū)域向濃度低的區(qū)域擴散，它們的擴散使原來交界處的電中性被破壞。

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