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全网最简单由浅入深的二极管知识,重新归纳整合,是初学者的宝藏文章

时间:2024-07-03 09:00:28浏览次数:18  
标签:由浅入深 全网 二极管 原子 载流子 初学者 半导体 空穴 PN

       二极管具有电流单向导通的特性,二极管可大致分为半导体二极管和真空二极管。半导体二极管是制作在半导体材料上的,并不具有实际的管状结构,而早期的二极管却真真切切地是被制作在玻璃管中的,它的工作原理也和半导体二极管不同。

       1873年,弗雷德里克·格思里(Frederick Guthrie)发现:"当加热一个接地的金属盘时,其旁边带正电的验电器会逐渐流失电荷;而当金属盘靠近带负电的验电器时,则不会有电荷流失。该现象表明加热的金属阴极可表现出单向导电特性。

       现在我们明白,这种现象是由于被加热物体的电子逸出功降低,更容易在外界电场的作用下逸散到外界导致的。

1,翰弗莱明(John Ambrose Fleming)- 发明了可以检波的二极管—弗莱明管。

二极管是用半导体材料 (硅、硒、锗等)制成的一种电子器件。二极管有两个电极,正极,又叫阳极;负极,又叫阴极,给二极管两极间加上正向电压时,二极管导通, 加上反向电压时,二极管截止。 二极管的导通和截止,则相当于开关的接通与断开。 二极管具有单向导电性能,导通时电流方向是由阳极通过管子流向阴极。 二极管就是由 一个PN结加上相应的电极引线及管壳封装而成的。二极管的主要原理就是利用PN结的单向导电性,在PN 结上加上引线和封装就成了一个二极管。 二极管中有个叫PN结的东西,就是它阻止了电流逆流。 采用不同的掺杂工艺,通过扩散作用,将P型半导体与N型半导体制作在同一块半导体(通常是硅或锗)基片上,在它们的交界面就形成空间电荷区称为PN结。 由P区引出的电极称为阳极,N区引出的电极称为阴极。因为PN结的单向导电性,二极管导通时电流方向是 由阳极通过管子内部流向阴极 。
载流子:电流载体,称载流子。在物理学中,载流子指可以自由移动的带有电荷的物质微粒,如电子和离子。      在半导体物理学中,电子流失导致共价键上留下的空位(空穴引)被视为载流子。金属中为电子,半导体两种载流子即中有电子和空穴。        不论是 N型半导体中的自由电子,还是 P型半导体中的空穴,它们都参与导电,统称为“载流子”.“载流子”导电是半导体所特有的。 扩散电流:是PN结中由载流子扩散运动形成的电流,而扩散运动是指载流子顺浓度梯度,由 浓度高的区域向浓度低的区域运动的现象。 漂移电流:漂移电流是 在施加电场下载流子定向运动产生的电流。当电场加在半导体材料上时,载流子流动产生电流。

①PN结形成原理

P型半导体是在本征半导体(一种完全纯净的、结构完整的半导体晶体)掺入少量三价元素杂质,如硼等,因硼原子只有三个价电子,它与周围的硅原子形成共价键,因缺少一个电子,在晶体中便产生一个空位,当相邻共价键上的电子获得能量时就有可能填补这个空位,使硼原子成了不能移动的负离子,而原来的硅原子的共价键则因缺少一个电子,形成了空穴,但整个半导体仍呈中性。

这种P型半导体中以空穴导电为主,空穴为多数载流子,自由电子为少数载流子。

N型半导体形成的原理和P型原理相似。在本征半导体中掺入五价原子,如磷等。掺入后,它与硅原子形成共价键,产生了自由电子。在N型半导体中,电子为多数载流子,空穴为少数载流子。

因此,在本征半导体的两个不同区域掺入三价和五价杂质元素,便形成了P型区和N型区,根据N型半导体和P型半导体的特性,可知在它们的交界处就出现了电子和空穴的浓度差异,电子和空穴都要从浓度高的区域向浓度低的区域扩散,它们的扩散使原来交界处的电中性被破坏。

多子,即多数载流子,是半导体物理的概念。 半导体材料中有电子和空穴两种载流子。 如果在半导体材料中某种载流子占大多数,导电中起到主要作用,则称它为多子。

一切原子都由一个带正电的原子核和围绕它运动的若干电子组成 电子是最早发现的基本粒子,常用符号e表示, 带负电 硼原子接受一个电子后,成为带负电的硼离子(B-),称为负电中心

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