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      二极管的基本工作原理

      作者:海飞乐技术 时间:2018-05-23 17:16

      二极管
        简单讲是因为PN结的作用。PN结是将P型半导体和N型半导体搞在一起形成的。首先需要理解一下什么是P型半导体、N型半导体以及半导体能导电的微观原因。
       
        纯净的具有晶体结构的半导体称为本征半导体,晶体中原子的外层电子可能会挣脱共价键束缚而逃逸成自由电子,同时留下一个显正电性的空穴。电子和空穴共同参与导电,因此称为载流子。本征半导体中载流子浓度为:
      计算公式 
        其中,T和k分别为热力学温度和波尔兹曼常数,为禁带宽度,是与半导体材料载流子有效质量、有效能级密度有关的常量。
       
        我们在本征半导体中掺入一些杂质可以得到杂质半导体。根据掺入的杂质不同分为P型和N型。对于N型半导体,称自由电子为多子,空穴为少子;P型半导体与N型恰好相反。
       
        P型和N型交合在一起时,P区空穴向N区扩散,N区电子向P区扩散,这样一来P区就形成了负离子区,N区形成了正离子区,从而形成内电场,我们称之为耗尽层。其中内电场不利于多子的扩散,利于少子的漂移。无外界激发的情况下,参与扩散运动的多子数目等于参与漂移运动的少子数目,达到动态平衡,形成PN结。
       
        当PN结外加电压后,平衡被破坏,此时将流过电流,具体细节为:
        1.正极接在P端,称为正向电压,外电场将多子推向耗尽层,使其变窄,削弱了内电场,使扩散运动加剧,漂移运动减弱,从而形成正向电流,PN结导通。
        2.正极接在N端,称为反向电压,此时耗尽层变宽,内电场加强,削弱了扩散运动,使漂移运动加强,形成反向电流。但由于少子数量极少,反向电流也很少,我们通常忽略不计,此时认为PN结截止。
       
        二极管时其两端施加的电压信号进行操作。直流电压,使应用程序的二极管在电路工作被称为“偏向”。作为二极管上面已经提到类似于到一个单向开关的,以便它可以是在导通状态或非导通状态。二极管的“接通”状态是由'正向偏置“,这意味着正或高电位被施加到阳极和负的或低电位是在二极管的阴极施加实现的。
        
        二极管的“接通”状态已中的箭头头部的同一方向施加的电流。二极管的“断开”状态是由“反向偏置”,这意味着正或高电位施加到阴极和负或较低电位是在二极管的阳极施加实现的?;谎灾?,二极管的“断开”状态已中箭头相反的方向施加的电流。
        
        在“接通”状态,实际二极管提供了一个称作“前进性的抵抗。二极管需要一个正向偏置电压切换到“ON”状态被称为切入电压。当反向偏压超过其限制被称为作为击穿电压的二极管开始在反向偏置模式下导通。当它两端没有施加电压的二极管保持在“断开”状态。
        
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