在讲二极管之前先引入本征半导体和杂质半导体的概念
一、本征半导体和杂质半导体
(1)本征半导体
什么是半导体?
导电性介于导体与绝缘体之间的物质称为半导体
什么是本征半导体?
tip:本征半导体导电性很差
(2)杂质半导体
因为本征半导体的导电性很差,为了提高导电性,在本征半导体中掺杂少量合适的杂质元素得到杂质半导体
- 杂质半导体有两种,分别为N型半导体和P型半导体
①N型半导体
在纯净的硅晶体中掺入五价元素(如磷),使之取代硅原子的位置,就形成了N型半导体。掺入的杂质原子最外层中有五个电子,所以除了与周围硅原子形成共价键外,还多出了一个电子。由上可知,N型半导体主要靠自由电子导电
②P型半导体
在纯净的硅晶体中掺入三价元素(如硼),使之取代硅原子的位置,就形成了P型半导体。掺入的杂质原子最外层中有三个电子,所以它与周围硅原子形成共价键外,多除了一个空位。这个空位就是空穴,空穴带正电。由上可知,P型半导体主要靠空穴导电
二、二极管内部结构
二极管的内部为一个由P型半导体和N型半导体形成的PN结,PN结是由N型半导体和P型半导体拼接在一起组成的。
如上图所示,P型半导体和N型半导体接触面形成PN结,P区中有大量空穴流向N区并留下负离子,N区中有大量电子流向P区并留下正离子(这部分叫做载流子的扩散),正负离子形成的电场叫做空间电荷区,空间电荷将产生一个与载流子扩散运动相反的电场,阻碍载流子的扩散运动(这部分叫做载流子的漂移)。PN结开始接触时,扩散运动强,随着扩散运动的进行,空间电荷区加宽,对扩散运动的阻碍加强。一段时间后,载流子的扩散与漂移达到动态平衡,所以PN结在不加电压下呈电中性。
ps:
物质因浓度差而产生的运动称为扩散运动
因电场作用所产生的运动称为漂移运动
- 二极管有一个重要的特性:单向导电性
即:PN结加正向电压时导通,加反向电压时截止
- PN结加正向电压:耗尽层变窄,扩散运动加剧,由于外电源的作用,形成扩散电流,PN结处于导通状态。
- PN结加反向电压: 耗尽层变宽,阻止扩散运动,有利于漂移运动,形成漂移电流。由于电流很小,故可近似认为其截止。
鸣谢:感谢广州大学曾老师提供的PPT