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[发布] 二极管的工作原理是什么?

楼主
发表于 2017/8/31 13:54:03 | 只看该作者
高中和大学都了解过二极管、晶体管、集成电路,听说现在的“计算机”都发端于二极管。可是一直不知道他们的工作原理,借用了哪种物理现象。
1 楼
发表于 2017/9/4 | 只看该作者

简单来说就是PN结

二极管一端是P也就是空穴型半导体,其中电子不足,有很多缺电子构成的“坑”,加电场后,这些坑会移动(其实是旁边的电子过来填坑,那个电子过来之后形成了新的坑)
另一端是N也就是电子型半导体,其中电子略微有点过多,形成了一些可以自由移动的电子

P和N接触在一起之后,接触部位的N中的电子会去填P中的坑,形成一个没有空穴也没有电子的层,称为耗尽层

加上正向电压之后,电场把电子从P的方向朝N赶,这样填了P中的坑的N的电子会被赶回去,耗尽层消失,此时可以正常通电
加上反向电压之后,电场把电子从N的方向朝P赶,这样更多的坑会被N的电子填掉,耗尽层加厚,产生很厚的一层无法导电的区域,无法通电



2 楼
发表于 2017/9/5 | 只看该作者

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:

blob.png

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型恰好相反就不罗嗦了。

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。


3 楼
发表于 2017/9/8 | 只看该作者

简要地解释一下,可能有不足,希望各位知友批评指正。
二极管三极管由p型半导体(空穴导电)和n型半导体(电子导电)组成!在p型半导体和n型半导体结合的表面会形成pn结!所谓pn结,就是指p型半导体和n型半导体相结合时,由于p型和n型半导体的多子不同,产生扩散现象,形成pn结。pn结中没有多子,只有遗留下来的p型半导体中的负离子和n型半导体的正离子,这样在pn型中就会形成从p型半导体指向n型半导体的电势差!这个电势差是pn结单向导电性的关键所在!在给pn结施加正向电压(即电源正极接p型半导体)时,pn结中电场减小,电流容易流过!简单地说,正向电压使pn结中电势差减小,反向电压使电势差增大!
手机打字,有不对的地方,还望见谅!


4 楼
发表于 2017/9/11 | 只看该作者

二极管最主要的特点是:单向导电。这样就可以区分成0和1了。
然后用一些二极管可以组合形成门电路,与门,或门,非门,异或门等等
然后用这些门电路可以形成一个固定功能的板卡,比如做一个4位加法器。
集成电路就是把一些固定功能的板卡做的很小,集成在一张板子上。

补充一下,有一个很重要的东西叫触发器,也是用几个二极管组合出来的。

上面说的这些名词你在百度查查应该能大概明白一点。


5 楼
发表于 2017/9/26 | 只看该作者

基极,集电极,发射极之间电子的移动导致的单向导电性

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