二极管原理

一、 掺杂

N 型半导体的形成

• 掺杂元素：在纯净硅晶体中掺入五价元素（如磷），形成N型半导体。

• 自由电子：五价元素外围多余的电子成为带负电的多子（多数载流子）同时存在极少量带正电的空穴（少子）

• 固定离子：失去电子的五价元素变为不可移动的正离子

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P 型半导体的形成

• 掺杂元素：在纯净硅晶体中掺入三价元素（如硼），形成P型半导体。

• 空穴机制：共价键形成空穴，电子填补后产生新空穴，空穴可视为带正电的多子，自由电子为少子

• 固定离子：得到电子的三价元素变为不可移动的负离子

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二、 PN 结的形成

• 扩散原理：P区空穴向N区扩散，N区电子向P区扩散（浓度梯度驱动）

• 空间电荷区：内部电场方向从 N 区指向 P 区

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三、 二极管的构成

• 电极命名：P 区电极→阳极→接电源正极  N 区电极→阴极→接电源负极

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四、 对二极管施加电压

施加正向电压

• 电场作用：

• 外电场与内电场方向相反，削弱空间电荷区

• 电压达到阈值后，加速载流子扩散（P区空穴→N区，N区电子→P区）

• 电流形成：形成显著正向电流

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施加反向电压

• 电场作用：

• 外电场与内电场同向，增强空间电荷区

• 阻碍多数载流子扩散（阻止P区空穴→N区，N区电子→P区）

• 漏电流：仅由少子（P区电子/N区空穴）移动形成微小电流