二極管是電子電路中很常用的元器件，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，沒有電流流過二極管。

這就是所說的二極管的單向導通特性。

下面解釋為什麼二極管會單向導通。

二極管的單向導電性

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結的特性導緻了二極管的單向導電特性。PN結如圖1所示。

圖1 PN結示意圖

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，即PN結内電場。内電場将阻礙多數載流子的繼續擴散，又稱為阻擋層。

PN結詳解

二極管的單向導電特性用途很廣，到底是什麼原因讓電子如此聽話呢？它的微觀機理是什麼呢？這裡簡單形象介紹一下。

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），它們自然狀态下分别都是電中性的，即不帶電。如圖2所示。

圖2 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空間電荷區。

為什麼叫“空間電荷區”？是因為這些電荷是微觀空間内無法移動的原子構成的。

空間電荷區形成一個内建電場，電場方向由N到P，這個電場阻止了後面的電子繼續過來填補空穴，因為這時P型區的負空間電荷是排斥電子的。

電子和空穴的結合會越來越慢，最後達到平衡，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3所示。

圖3 PN結形成内建電場

外加正向電壓，電場方向由正到負，與内建電場相反，削弱了内建電場，所以二極管容易導通。

綠色箭頭表示電子流動方向，與電流定義的方向相反。如圖4所示。

圖4 正向導通狀态

外加反向電壓，電場方向與内建電場相同，增強了内建電場，所以二極管不容易導通。如圖5所示。

當然，不導通也不是絕對的，一般會有很小的漏電流。随着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5 反向不導通狀态

圖6是二極管的電流電壓曲線供參考。

圖6 二極管電流電壓曲線

圖7形象的展示了不同方向二極管為什麼能導通和不能導通，方便理解。

圖7 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，可能就會因為太大力“反向擊穿”破壞閘機了。

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