一個(gè)PN結(jié)加上電引線封裝起來就構(gòu)成了二極管。下面就簡要介紹一下PN節(jié)的構(gòu)成以及其工作原理。
PN結(jié)名思義就是由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體組成的半導(dǎo)體交接界面。對于p型半導(dǎo)體，由于在四價(jià)元素構(gòu)成的半導(dǎo)體當(dāng)中摻雜了三價(jià)元素，比如在硅中摻雜硼。三價(jià)元素的原子可以接受電子變成負(fù)離子，相應(yīng)的，在共價(jià)鍵當(dāng)中并產(chǎn)生了帶一個(gè)正電荷的空穴，由于電子的移動(dòng)與傳遞，在外可以表現(xiàn)出空穴的移動(dòng)。而n型半導(dǎo)體，則相當(dāng)于在硅中摻雜五價(jià)元素磷，由于五價(jià)元素的存在，便使電子增多，脫離原子核的吸引，而變成自由電子。
所以，當(dāng)p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體相結(jié)合，兩者的中間由于電子和空穴的濃度不同，產(chǎn)生擴(kuò)散現(xiàn)象。當(dāng)擴(kuò)散現(xiàn)象進(jìn)行到一定程度，兩者交界處會(huì)由于電荷的中和形成內(nèi)建電場，而內(nèi)建電場的作用又會(huì)使得p型半導(dǎo)體當(dāng)中的空穴和n型半導(dǎo)體中的電子產(chǎn)生漂移現(xiàn)象，也就是由于內(nèi)建電場的作用，空穴和電子產(chǎn)生與擴(kuò)散現(xiàn)象相反的方向的流動(dòng)。這便是PN結(jié)的構(gòu)成和工作原理。
我們都知道二極管有正向?qū)?、反向截止的特性，這一特性正是由于PN結(jié)的正向特性和反向特性所決定的。對PN結(jié)而言，加正向的電壓，也就是相當(dāng)于二極管加正向電壓。P端接電源正極。顯然，此時(shí)外加電壓與內(nèi)建電場的場強(qiáng)方向是相反的。這便加劇了空穴和電子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，而減少了漂移運(yùn)動(dòng)。由于p區(qū)的空穴量遠(yuǎn)多于電子數(shù)量，而n區(qū)的電子數(shù)量遠(yuǎn)多于空穴量，所以擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)可以變得比較強(qiáng)，在外也就表現(xiàn)出正向?qū)ㄌ匦?。而PN結(jié)所加反向電壓時(shí)，其內(nèi)建電場便會(huì)因?yàn)榧与娫吹拇嬖诙玫郊訌?qiáng)。內(nèi)建電場的加強(qiáng)使得擴(kuò)散作用受到阻礙,同時(shí)也使得漂移現(xiàn)象得到加強(qiáng)，漂移現(xiàn)象的加強(qiáng)又使得內(nèi)建電場的寬度得到增加。由于漂移運(yùn)動(dòng)是p區(qū)的電子和n區(qū)的空穴相互運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的，其余數(shù)目過少，因而表現(xiàn)出很小的電流導(dǎo)通性。
此外，二極管其實(shí)還存在擊穿現(xiàn)象。二極管在一定范圍內(nèi)的擊穿，并不代表二極管的損壞。當(dāng)二極管加反向電壓達(dá)到一定的數(shù)值之后，二極管的電流會(huì)急劇增大，會(huì)產(chǎn)生雪崩擊穿或者齊納擊穿。這兩種擊穿都有各自的特點(diǎn)，也有各自的作用，在這就不多說了。其原因都有一個(gè)共性，必然是PN結(jié)當(dāng)中可運(yùn)動(dòng)的自由電子和自由空穴的增多。一種是高能的載流子對共價(jià)鍵的碰撞產(chǎn)生新的電子空穴，另一種是強(qiáng)大的電場直接將共價(jià)鍵破壞，產(chǎn)生電子和空穴對。
其實(shí)三極管和二極管有很大的相似之處，畢竟都離不開PN結(jié)。
