二极管单向导电的理解

Posted 2021-12-01 yfish

在常温下 半导体的原子由于热激发 会有电子脱离共价键成为自由电子，跑出一个自由电子就会生成一个
空穴，这个空穴会由其他的原子的电子来填充。在纯净的半导体中自由电子和空穴总是成对出现的。

如果加入磷元素之后，磷元素会替代一个Si元素的位置，由于磷元素最外层是5个电子，用其中4个电子和
Si元素形成共价键，剩下一个电子就成为了自由电子，每添加一个磷元素就会多出一个自由电子。所以自
由电子的数量会大于空穴的数量，由于自由电子是带负电的，所以用N来表示 N是negtive的意思。
所以加磷元素就相当于加入了很多自由电子。

 

如果加入的是硼元素 ，硼元素会替代一个Si元素的位置，由于硼元素最外层是3个电子，而Si元素最外层
有4个电子，前者的3个电子和后者的4个电子组成共价键正好多出一个空穴。由于空穴是带正电的，每添
加一个硼元素就会多出一个空穴，用P来表示。
所以添加硼元素就相当于加入了很多空穴。

 

 

把P区和N区合起来之后，由于浓度大的粒子会扩散到浓度低的地方。

P区是空穴多自由电子少，N区是自由电子多空穴少，所以P区的空穴会扩散到N区，而N区的自由电子会扩
散到P区。
施加一个正向电压，会促进这种扩散作用，因为正向电压，是正极和P区相连，在外电场力的作用下，P区
的空穴会定向移动到N区，而N区的自由电子也会定向移动到P区，这正好是扩散运动的促进啊。
所以正向偏置时PN结会导通。

给PN结施加一个反向电压时，P区连接的是负极，在外电场的作用下P区的空穴会向电源负极移动，N区的
自由电子会向电源正极移动，这正好是扩散运动的反方向啊，所以对PN结施加反向电压会截至。

 

 

总结一下关键点：

每加入一个硼元素就相当于加入了一个空穴。所以P区是空穴浓度多于自由电子浓度

每加入一个磷元素就相当于加入了一个自由电子。所以N区是自由电子浓度多于空穴浓度。

正向电压会促进扩散运动，所以导致导通。

反向电压会减弱扩散运动，所以导致截至。