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為什么二極管對電流方向有限制作用？

二極管就是一個N型半導體和一個P型半導體“粘合”在一起的，但為什么會對電流方向有限制作用？: 問提問者：網友 | 2017-04-21

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PN結的形成及單向導電性如果采用某種工藝，使一塊硅片的一邊成為P型半導體，另一邊為N型半導體，由于P區(qū)有大量空穴（濃度大），而N區(qū)的空穴極少（濃度?。?，因此空穴要從濃度大的P區(qū)向濃度小的N區(qū)擴散，并與N區(qū)的電子復合，在交界面附近的空穴擴散到N區(qū)，在交界面附近一側的P區(qū)留下一些帶負電的三價雜質離子，形成負空間電荷區(qū)。同樣，N區(qū)的自由電子也要向P區(qū)擴散，并與P區(qū)的空穴復合，在交界面附近一側的N區(qū)留下一些帶正電的五價雜質離子，形成正空間電荷區(qū)。這些離子是不能移動的，因而在P型半導體和N型半導體交界面兩側形成一層很薄的空間電荷區(qū)，也稱為耗盡層，這個空間電荷區(qū)就是PN結。正負空間電荷在交界面兩側形成一個電場，稱為內電場，其方向從帶正電的N區(qū)指向帶負電的P區(qū)，如圖1所示?？臻g電荷區(qū)的內電場一個方面對多數載流子的擴散運動起阻擋作用，另一方面對少數載流子（P區(qū)的自由電子和N區(qū)的空穴）起推動作用，使它們越過空間電荷區(qū)進入對方區(qū)域。少數載流子在內電場作用下的定向運動稱為漂移運動。在一定條件下，載流子的擴散運動和漂移運動達到動態(tài)平衡。達到平衡后，空間電荷區(qū)的寬度基本上穩(wěn)定下來，PN結就處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)。若在PN結上加正向電壓，即外電源的正極接P區(qū)，負極接N區(qū)，也稱為正向偏置。此時外加電壓在PN結中產生的外電場和內電場方向相反，內電場被削弱，多數載流子的擴散運動增強，形成較大的擴散電流（正向電流），PN結處于導通狀態(tài)。在一定范圍內，外電場愈強，正向電流（由P區(qū)流向N區(qū)的電流）愈大。正向偏置時，PN結呈現的電阻很低，一般為幾歐到幾百歐。若在PN結上加反向電壓，即外電源的正極接N區(qū)，負極接P區(qū)，也稱為反向偏置。此時外加電壓在PN結中產生的外電場和內電場方向一致，也破壞了擴散和漂移運動的平衡。外電場驅使空間電荷區(qū)兩側的空穴和自由電子移動，使得空間電荷增強，空間電荷區(qū)變寬，內電場增強，使多數載流子的擴散運動很難進行。但另一方面，內電場的增強也加強了少數載流子的漂移運動。由于少數載流子數量很少，因此反向電流不大，即PN結呈現的反向電阻很高，可以認為PN結基本上不導電，處于截至狀態(tài)。反向電阻一般為幾千歐到十幾兆歐。由于少數載流子是由于價電子獲得熱能（熱激發(fā)）掙脫共價鍵的束縛而產生的。環(huán)境溫度愈高，少數載流子的數量愈多，所以溫度對反向電流的影響較大。由以上分析可知，PN結具有單向導電性。在PN結上加正向電壓時，PN結電阻很低，正向電流較大，PN結處于正向導通狀態(tài)；加反向電壓時，PN結電阻很高，反向電流很小，PN結處于截至狀態(tài)。圖中是半導體PN結在零偏﹑負偏﹑正偏下的耗盡區(qū)。擴散的結果使得結合區(qū)兩側的P型區(qū)出現負電荷，N型區(qū)帶正電荷，形成一個勢壘，由此而產生的內電場將阻止擴散運動的繼續(xù)進行，當兩者達到平衡時，在PN結兩側形成一個耗盡區(qū)，耗盡區(qū)的特點是無自由載流子，呈現高阻抗。當PN結反偏時，外加電場與內電場方向一致，耗盡區(qū)在外電場作用下變寬，使勢壘加強；當PN結正偏時，外加電場與內電場方向相反，耗盡區(qū)在外電場作用下變窄，勢壘削弱，使載流子擴散運動繼續(xù)形成電流，此即為PN結的單向導電性,電流方向是從P指向N。 http://public.whut.edu.cn/lxy/wuli/shiyanzl/ZL/yinyong/guiguangdianchi.htm: 回答者：網友

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