二極管的單向導電性

P-N結的單向導電性

利用二極管實現(xiàn)邏輯電路主要是利用了二極管的單向導電性，二極管之所以具有單向導電性，是因為制作二極管的半導體中P-N結的作用，下面首先對P-N結做一些介紹。

P-N結是在一塊半導體中，摻入施主（如硅元素）雜質，使其中一部分成為N型半導體。其余部分摻入受主雜質（如硼元素）而成為P型半導體，當P型半導體和N型半導體這兩個區(qū)域共處一體時，這兩個區(qū)域之間的交界層就是P-N結。P-N結很薄，結中電子和空穴都很少，但在靠近N型一邊有帶正電荷的離子，靠近P型一邊有帶負電荷的離子。這是因為，在P型區(qū)中空穴的濃度大，在N型區(qū)中電子的濃度大，所以把它們結合在一起時，在它們交界的地方便要發(fā)生電子和空穴的擴散運動.由于P區(qū)有大量可以移動的空穴，N區(qū)幾乎沒有空穴，空穴就要由P區(qū)向N區(qū)擴散。同樣N區(qū)有大量的自由電子，P區(qū)幾乎沒有電子，所以電子就要由N區(qū)向P區(qū)擴散.隨著擴散的進行，P區(qū)空穴減少，出現(xiàn)了一層帶負電的粒子區(qū)；N區(qū)電子減少，出現(xiàn)了一層帶正電的粒子區(qū)。結果在P-N結的邊界附近形成了一個空間電荷區(qū)，P型區(qū)一邊帶負電荷的離子，N型區(qū)一邊帶正電荷的離子，因而在結中形成了很強的局部電場，方向由N區(qū)指向P區(qū)。當結上加正向電壓（即P區(qū)加電源正極，N區(qū)加電源負極如圖1）時，這時電場減弱，N區(qū)中的電子和P區(qū)中的空穴都容易通過，因而電流較大;當外加電壓相反（圖2）時，則這時電場增強，只有原N區(qū)中的少數(shù)空穴和P區(qū)中的少數(shù)電子能夠通過，因而電流很小。這就是P-N結的單向導電性 。

圖1

圖2

二極管的單向導電性

二極管多用半導體材料制成，由于其中P-N結單向導電性的作用，故二極管具有單向導電性。

（1）正向特性

在電子電路中，將二極管的正極接在高電位端，負極接在低電位端，二極管就會導通，這種連接方式，稱為正向偏置。導通后二極管兩端的電壓基本上保持不變（鍺管約為 0.3V，硅管約為 0.7V），稱為二極管的“正向壓降”。二極管正向導通電壓很低與高電壓相比可以近似認為為零。如圖6。

（2）反向特性

在電子電路中，二極管的正極接在低電位端，負極接在高電位端，此時二極管中幾乎沒有電流流過，此時二極管處于截止狀態(tài)，這種連接方式，稱為反向偏置。