【導讀】二極管是電子電路中很常用的元器件，非常常見(jiàn)，二極管具有正向導通，反向截止的特性。
二極管是電子電路中很常用的元器件，非常常見(jiàn)，二極管具有正向導通，反向截止的特性。
在二極管的正向端（正極）加正電壓，負向端（負極）加負電壓，二極管導通，有電流流過(guò)二極管。在二極管的正向端（正極）加負電壓，負向端（負極）加正電壓，二極管截止，沒(méi)有電流流過(guò)二極管。這就是所說(shuō)的二極管的單向導通特性。下面解釋為什么二極管會(huì )單向導通。
二極管為什么只能單向導電？
二極管是由PN結組成的，即P型半導體和N型半導體，因此PN結的特性導致了二極管的單向導電特性。PN結如下圖所示：
在P型和N型半導體的交界面附近，由于N區的自由電子濃度大，于是帶負電荷的自由電子會(huì )由N區向電子濃度低的P區擴散，擴散的結果使PN結中靠P區一側帶負電，靠N區一側帶正電，形成由N區指向P區的電場(chǎng)。diangon.com即PN結內電場(chǎng)。內電場(chǎng)將阻礙多數載流子的繼續擴散，又稱(chēng)為阻檔層。
PN結為什么可以單向導電？
二極管的單向導電特性用途很廣，到底是什么原因讓電子如此聽(tīng)話(huà)呢？它的微觀(guān)機理是什么呢？這里簡(jiǎn)單形象介紹一下：
假設有一塊P型半導體（用黃色代表空穴多）和一塊N型半導體（用綠色代表電子多），它們自然狀態(tài)下分別都是電中性的，即不帶電。如圖1所示。
圖1. P型和N型半導體
把它們結合在一起，就形成PN結。邊界處N型半導體的電子自然就會(huì )跑去P型區填補空穴，留下失去電子而顯正電的原子。相應P型區邊界的原子由于得到電子而顯負電，于是就在邊界形成一個(gè)空間電荷區。為什么叫“空間電荷區”？是因為這些電荷是微觀(guān)空間內無(wú)法移動(dòng)的原子構成的。
空間電荷區形成一個(gè)內建電場(chǎng)，電場(chǎng)方向由N到P，這個(gè)電場(chǎng)阻止了后面的電子繼續過(guò)來(lái)填補空穴，因為這時(shí)P型區的負空間電荷是排斥電子的。電子和空穴的結合會(huì )越來(lái)越慢，最后達到平衡，相當于載流子耗盡了，所以空間電荷區也叫耗盡層。這時(shí)PN結整體還呈電中性，因為空間電荷有正有負互相抵消。如圖2所示。
圖2. PN結形成內建電場(chǎng)
外加正向電壓，電場(chǎng)方向由正到負，與內建電場(chǎng)相反，削弱了內建電場(chǎng)，所以二極管容易導通。綠色箭頭表示電子流動(dòng)方向，與電流定義的方向相反。如圖3所示。
圖3. 正向導通狀態(tài)
外加反向電壓，電場(chǎng)方向與內建電場(chǎng)相同，增強了內建電場(chǎng)，所以二極管不容易導通。如圖4所示。當然，不導通也不是絕對的，一般會(huì )有很小的漏電流。隨著(zhù)反向電壓如果繼續增大，可能造成二極管擊穿而急劇漏電。
圖4. 反向不導通狀態(tài)
圖5是二極管的電流電壓曲線(xiàn)供參考。
圖5.二極管電流電壓曲線(xiàn)
圖6形象的展示了不同方向二極管為什么能導通和不能導通，方便理解。
圖6. 不同方向導通效果不同
生活中單向導通的例子也不少，比如地鐵進(jìn)站口的單向閘機，也相當于二極管的效果：正向導通，反向不導通，如果硬要反向通過(guò)，可能就會(huì )因為太大力“反向擊穿”破壞閘機了。
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