二极管原理

二极管是一种单向导电的半导体电子元件。

    二极管是由一种叫PN结的半导体制成，从P型半导体中引出导线叫正极，从N型半导体中引出导线叫负极。

    二极管有电流只有正向导电，反向截止的特点（即是正向性与反向性）。二极管的正向电阻很小，一般在几欧姆至几百欧姆，甚至更小，反向电阻很大，一般在几十千欧姆至几十兆欧姆。

二极管的工作原理：二极管为一个由p型半导体和n型半导体形成的pn结，在其界面处两侧形成空间电荷层，并建有自建电场。当不存在外加电压时，由于pn结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。当外界有正向电压偏置时，外界电场和自建电场的互相抑消作用使载流子的扩散电流增加引起了正向电流。

二极管的工作原理图解

二极管的工作原理图解，可能很多人都没有听说过二极管，二极管其实在我们的生活中是一种比较常见的东西，我们的灯泡、屏幕等等都是由二极管制成，那二极管的工作原理图解是什么，一起来看看吧。

二极管的工作原理图解1

二极管是最常用的电子元件之一，它最大的特性就是单向导电，也就是电流只可以从二极管的一个方向流过，二极管的作用有整流电路，检波电路，稳压电路，各种调制电路，主要都是由二极管来构成的。

二极管工作原理

晶体二极管为一个由p型半导体和n型半导体形成的p-n结，在其界面处两侧形成空间电荷层，并建有自建电常当不存在外加电压时，由于p-n结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。

N型、P型其实是针对载流子来说的，载流子分为电子和空穴，如果材料以电子载流子导电为主那么就叫N型，如果以空穴载流子导电为主那么就叫P型。因为电子带负电，所以N是negaTIve的缩写而空穴带正电，所以P是posiTIve的缩写。

PN二极管正向导电性

在PN结两端外加电压，称为给PN结以偏置电压，给PN结加正向偏置电压，即P区接电源正极，N区接电源负极，此时称PN结为正向偏置。反之为反向偏置。

PN结正向偏置

由于外加电源产生的外电场的方向与PN结产生的内电场方向相反，削弱了内电场，使PN结变薄，有利于两区多数载流子向对方扩散，形成正向电流，此时PN结处于正向导通状态

2、PN结反向偏置

给PN结加反向偏置电压，即N区接电源正极，P区接电源负极，称PN结反向偏置（简称反偏）

由于外加电场与内电场的方向一致，因而加强了内电场，使PN结加宽，阻碍了多子的扩散运动

二极管的结构主要是有PN结组成，二极管工作过程中所产生的正向导向性是是有PN结宽度的增减决定的。

外加电场与内电场的方向一致，因而加强了内电场，使PN结加宽，阻碍电子扩散，形成反向电流微弱。

二极管的工作原理图解2

一、概述

发光二极管在我们生活中是比较常见的，比如说：商业的走字灯，交通灯，LED屏幕，LED灯泡等等。二极管是一种用锗或者硅半导体材料做成的，半导体材料导电性能在常温下介于导体和绝缘体之间，一百多年前就有这个东西了，是半导体器件家族中的元老了。

发光二极管只是二极管其中之一，还有许多不同用途的`二极管：整流二极管、稳压二极管、光电二极管、开关二极管等。整流二极管在我们生活中比较常见，都用在交流转直流的电路中：手机充电器，电脑充电器，电动车充电器等等。

二、PN结

上面说到的那些二极管它们都有一个共同的性能，单向导电性，就是说电流只能从二极管的阳极进去，负极出去，反过来就不行了。为什么呢？二极管中有个叫PN结的东西，就是它阻止了电流逆流。接下来小马哥就给小伙伴们讲讲PN 结。

自然界中的物质，按照不同的导电性能分为了导体、半导体和绝缘体，半导体材料导电性能介于导体和绝缘体之间。常用的半导体材料有四价硅和锗（zhě）。什么是四价啊，就是最外层有四个电子。纯净的半导体又称为本征半导体，其导电能力较差，不能直接用来制造半导体器件，在本征半导体一边中用扩散工艺掺入三价元素（硼），另一边掺入五价元素（磷），就是把原来少量的硅原子或者锗原子替代了。

三价元素（硼），最外层只有三个电子，然而硅和锗有外层有四个电子，少了一个怎么办呀？那就形成了空穴，这个就是P型半导体。于是，P型半导体就成为了含空穴浓度较高的半导体。

五价元素（磷）有五个电子，多一个怎么办？多出的一个电子几乎不受束缚，它就自由了，叫它自由电子，这个就是N型半导体。于是，N型半导体就成为了含电子浓度较高的半导体。

扩散运动和漂移运动

P型半导体和N型半导体结合后，P区内空穴和N区内自由电子多称为多子，P区内自由电子和N区内空穴几乎为零称为少子，在它们的交界处就出现了自由电子和空穴的浓度差。

由于P区的空穴浓度比N区高，空穴就往N区扩散，而N区的自由电子浓度比P区高，自由电子往P区扩散，就像一滴墨水滴在清水中，墨水本身浓度高，就往周围扩散，这就是扩散运动，P区的空穴和N区的自由电子就可能相遇，然后复合。什么是复合啊，把空穴比作房子，房子里面要住人啊，这时候自由电子就比作人了，然后他们就结合成一体了。

P区和N区里面的杂质离子不能任意移动，为啥呀？因为杂质离子被周围的硅原子或者锗原子束缚了。在P和N区交界面附近，形成了一个很薄的空间电荷区，在这个区域内，多子已扩散到对方并复合掉了，或者说消耗殆尽了。

P区和N区里面的杂质离子相互作用，N区杂质离子带正电荷，P区杂质离子带负电荷，在空间电荷区形成了内电场，扩散运动的进行使空间电荷区变宽，内电场也变强了。

这个内电场一方面阻止了扩散运动的进行，扩散就不容易进行下去；另一方面使空穴（少子）从N区往P区漂移，自由电子从P区往N区漂移，这个漂移可不是汽车漂移，是受N区高电势，P区低电势的内电场影响产生漂移，叫做少子漂移。

慢慢的空间电荷区就稳定了。总结来说多子运动叫做扩散运动，少子运动就是漂移运动，当两种运动达到动态平衡就产生了PN结。在PN结加上相应的电级引线和管壳，就构成了半导体二极管。由P区引出的电极成为了正极，由N区引出的电极成为了负极。

三、导通和截止

当PN结加正向导通电压就是把P区引脚加电源正极，N区引脚连接电源负极。电流方向由P区流向N区和PN 结内部的内电场相反，当电压大于内电场电压时，外部的电源抵消了其内电场。

内电场抵消了，有利于扩散运动的进行，空间电荷区慢慢变成了P区和N区，当空间电荷区越来越薄，直到最薄的时候这时候会形成一个扩散电流，这时候二极管也就导通了，这时候的电压称为导通电压。

反之把P区引脚加电源负极，N区引脚连接电源正极，这时候电流流动的方向和内电场的方向相同，增强了内电场使得空间电荷区变宽，空穴会被拉向P区的方向，电子会被拉向N区的方向，从而阻止了扩散运动，形成了反向漏电流，由于电流非常小，这就是截止状态。

反向电压增大到一定程度时，反向电流将突然增大。如果外电路不能限制电流，则电流会大到将PN结烧毁，这时候的电压成为击穿电压，这时候二极管就没用了。

二极管加正向偏置电压，死区OA区，由于正向电压比较小，二极管不导通，几乎没有电流，呈高阻状态，此时二极管两端的电压为死区电压，硅二极管为0.5V（锗管为0.1v），当正向电压高于一定的数值后，二极管中的电流随着电压的升高而增大，二极管导通，这时候的电压称为导通电压，也叫门槛电压。

硅管导通电压为0.6V（锗管为0.2v），导通时二极管两端的电压保持不变，硅管0.7V（锗管为0.3v），这时候称为正向压降。

当电子与空穴复合时能辐射出可见光，PN结掺杂不同的化合物发出的光也不同，比如说镓（Ga）、砷（As）、磷（P）、氮（N）等。然后加上引脚，用环氧树脂封装起来，通上正向电压发光二极管就这样发光了。

稳压二极管利用了二极管反向击穿的特性，稳压二极管都是串联在电路中，当稳压二极管被击穿，尽管电流在很大的范围内变化，而二极管两端的电压却基本上稳定在击穿电压上下。

在接二极管还要注意正负极，一般看外观来说，长引脚为正极，短引脚为负极，有些二极管的表面会有图形符号用万用表也可以测，把万用表调到二极管档，红黑表笔分别接二极管的两端，若此时万用表的读数小于1，红表笔接二极管的正极，黑表笔接二极管的负极。若读数为“1”，则黑表笔一端为正极。

二极管的工作原理

用专门的制造工艺在同一块半导体晶片上,形成 P型半导体区和N型半导体区,在这两个区的交界处就形成了一个PN 结.PN结是构成各种半导体器件的基础。PN结两端各焊接个电极就成了二极管。所以要了解二极管的工作原理就要先学习.PN结的单向导电性。

一、.PN结的单向导电性：

PN结的最基本、最主要的性质是单向导电性.

(1)因为N型半导体掺入5价微量元素会产生自由电子,P型半导体掺入3价微量元素会产生空穴载流子；但总体上N型半导体和P型它们都不显电性而呈电中性。 你想把它们放一起，在交界面两侧出现载流子的浓度差 ，即N型半导体自由电子数目多（它内部也有很少量的孔穴），P型半导体孔穴数目多（它内部也有很少量的自由电子），浓度高的载流子向浓度低的一侧扩散.

(2) 多子的扩散运动形成空间电荷区及内电场：N型半导体自由电子扩散到P区的话，P区就多了带负电的电子（原来它是电中性的）显负电性，同理N区因跑走了带负电的自由电子而显正电性啦。你再想一边是带正电，一边是带正电就形成空间电荷区及内电场。如图所示。

（3）内电场会随着多子的继续扩散而加强最后反而由阻止多子的继续扩散。电场是有方向的，方向是由高电位指向低电位的（对PN结来说就是由N区指向P区)，电场对带电粒子是有电场力的，推着正电粒子由高电位移向低电位，具体在这里就是带负电的自由电子应该有P区到N区的，那么这和刚才的多子扩散运动方向（N型半导体自由电子扩散到P区）是不是矛盾啊.对啊多子扩散的结果就是它们形成了内电场，而它们形成的内电场由阻碍它们的继续扩散。

（4）内电场对少子来说是利于它们的运动（把少子的移动叫漂移），因为多子带的电荷极性与少子相反，既然阻止多子的扩散运动，那它必然利于少子的漂移运动的。少子如果大量漂移的话会导致内电场的减弱，其原理与上述的多子相同。

（5）多子互向对方区域扩散→形成空间电荷区及内电场→阻止多子扩散,推动少子漂移,形成漂移电流→使空间电荷区变窄，又有利于多子扩散，不利于少子漂移→以上两个过程的作用相反,互为因果,互相制约,达到动态平衡→最后使空间电荷区宽度一定,内电场强度一定。通过PN结的总电流为零。

二、二极管的工作原理

1.外加正偏电压P区接电源正极,N区接电源负极——正向导通电流 P区→N区

外加正偏电压 产生的外电场与PN结的内电场方向相反，内电场被削弱。有利于多子的扩散，形成很大的扩散电流，在外电路形成很大的正向电流IF。此时，空间电荷区变窄，呈现低电阻，PN结导通。

2.外加反偏电压P区接电源负极,N区接电源正极。

外加反偏电压与PN结的内电场方向相同，内电场被加强。不利于多子的扩散，有利于少子的漂移，即P区电子向N区漂移，N区空穴向P区漂移。漂移电流方向自N区→P区。但由于少子浓度极低，在外电路形成的反向电流IR很小，IR≈0。此时，空间电荷区加宽，PN结呈现高电阻，PN结截止。

3 结论：二极管加正向电压的时候它像一个小的电阻一样，电流可以通过，电路是通的；当加反向电压的时候，它是截止的，对电路来讲相当于断路。

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