二極管是電子電路中很常用的元器件,非常常見,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。下面解釋為什么二極管會單向導通。 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結的特性導致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結內電場。內電場將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,到底是什么原因讓電子如此聽話呢?它的微觀機理是什么呢?這里簡單形象介紹一下。 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),它們自然狀態下分別都是電中性的,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。為什么叫“空間電荷區”?是因為這些電荷是微觀空間內無法移動的原子構成的。 空間電荷區形成一個內建電場,電場方向由N到P,這個電場阻止了后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結形成內建電場 外加正向電壓,電場方向由正到負,與內建電場相反,削弱了內建電場,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 正向導通狀態 外加反向電壓,電場方向與內建電場相同,增強了內建電場,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。隨著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 反向不導通狀態 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么能導通和不能導通,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。
原文標題:二極管為什么單向導電?這篇文章終于說明白了
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特性
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0負線性穩壓器是一款價格低廉,易于使用的器件,適用于需要高達100 mA電流的眾多應用。與功率更高的MC7900系列負調節器一樣,該線性穩壓器具有熱關斷和電流限制功能,使其非常堅固耐用。在大多數應用中,無需外部元件即可運行。 MC79L00線性穩壓器適用于卡上調節或需要適度電流水平的穩壓負電壓的任何其他應用。與常見的電阻/齊納二極管方法相比,該穩壓器具有明顯的優勢。 規格: MC79L00AB MC79L00AC 容差 4% 4% 溫度范圍 -40°C到+ 125°C 0°C至+ 125°C 封裝 SOIC-8,TO-92 SOIC-8,TO-92 特性 無需外部組件 內部短路電流限制 內部熱過載保護 低成本 提供的互補正穩壓器(MC78L00系列) 無鉛封裝是Av ailable 電路圖、引腳圖和封裝圖...
發表于 07-30 06:02 ?
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0A系列線性穩壓器是價格低廉,易于使用的器件,適用于需要高達100 mA穩壓電源的眾多應用。與其更高功率的MC7800和MC78M00系列同類產品一樣,這些穩壓器具有內部限流和熱關斷功能,使其非常堅固耐用。在許多應用中,MC78L00設備無需外部組件。與傳統的齊納二極管 - 電阻器組合相比,這些線性穩壓器具有顯著的性能優勢,因為輸出阻抗和靜態電流顯著降低。 規格: MC78L00AB MC78L00AC 容差 4% 4% 溫度范圍 -40°C至+ 125°C 0°C至+ 125°C 封裝 SOIC-8,TO-92 SOIC-8,TO-92,SOT -89 特性 廣泛的可用固定輸出電壓 低成本 內部短路電流限制 內部熱過載保護 無需外部組件 互補提供負調節器(MC79L00系列) 無鉛封裝是Av ailable 電路圖、引腳圖和封裝圖...
發表于 07-30 05:02 ?
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8是一款低功耗升壓穩壓器,旨在通過單節鋰離子或鋰離子電池提供穩定的3.3 V輸出。輸出電壓選項固定為3.3 V,在VIN = 2.3 V時保證最大負載電流為200 mA,在VIN = 3.3 V時保證300 mA。關斷模式下的輸入電流小于1μA,從而最大限度地延長電池壽命。 PFM操作是自動的并且“無故障”。該穩壓器可在低負載時保持低至37μA靜態電流的輸出調節。內置功率晶體管,同步整流和低電源電流的組合使FAN4868成為電池供電應用的理想選擇.FAN4868可在6-凸點0.4 mm間距晶圓級芯片尺寸封裝(WLCSP)。 特性 使用少量外部元件工作:1μH電感和0402外殼尺寸輸入和輸出電容 輸入電壓范圍為2.3 V至3.2 V 固定3.3 V輸出電壓選項 最大負載電流> 150 mA,VIN = 2.3 V 最大負載電流300 mA,VIN = 2.7 V,VOUT = 3.3 V 低工作靜態電流 True Load Disc關機期間的連接 具有輕載省電模式的可變導通時間脈沖頻率調制(PFM) 內部同步整流器(無需外部二極管) 熱關斷和過載保護 6-Bump WLCSP,0.4 mm間距 應用 終端產品 為3.3 V核心導軌供電 PDA...
發表于 07-30 05:02 ?
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155將MOSFET驅動器,高端MOSFET和低端MOSFET集成在一個封裝中。驅動器和MOSFET已針對高電流DC-DC降壓功率轉換應用進行了優化。與分立元件解決方案相比,NCP302155集成解決方案大大降低了封裝寄生效應和電路板空間。 特性 平均電流高達55A 能夠以高達2 MHz的頻率切換 兼容3.3 V或5 V PWM輸入 支持Intel?PowerState 4 使用3級PWM的零交叉檢測選項 內部自舉二極管 熱警告輸出和熱關機 應用 終端產品 臺式機和筆記本微處理器 服務器和工作站,V-Core和非V核DC-DC轉換器 大電流DC-DC負載點轉換器 小型電壓調節器模塊 電源和筆記本 電路圖、引腳圖和封裝圖...
發表于 07-29 22:02 ?
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151將MOSFET驅動器,高端MOSFET和低端MOSFET集成到單個封裝中。驅動器和MOSFET已針對高電流DC-DC降壓功率轉換應用進行了優化。與分立元件解決方案相比,NCP303151集成解決方案大大降低了封裝寄生效應和電路板空間。 特性 能夠達到50 A的平均電流 30 V / 30 V擊穿電壓MOSFET具有更高的長期可靠性 能夠以高達1 MHz的頻率切換 與3.3兼容V或5 V PWM輸入 正確響應3級PWM輸入 精確電流監測 具有3級PWM的過零檢測選項 內部自舉二極管 欠壓鎖定 支持英特爾?PowerState 4 應用 桌面和筆記本微處理器 圖形卡 路由器和交換機 支持英特爾?PowerState 4 電路圖、引腳圖和封裝圖...
發表于 07-29 22:02 ?
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055將MOSFET驅動器,高端MOSFET和低端MOSFET集成在一個封裝中。驅動器和MOSFET已針對高電流DC-DC降壓功率轉換應用進行了優化。與分立元件解決方案相比,NCP302055集成解決方案大大減少了封裝寄生效應和電路板空間。 特性 平均電流高達50A 能夠以高達2 MHz的頻率切換 兼容3.3 V或5 V PWM輸入 支持Intel?PowerState 4 使用3級PWM的零交叉檢測選項 內部自舉二極管 熱警告輸出和熱關機 熱關機 應用 終端產品 臺式機和筆記本微處理器 服務器和工作站,V -Core和非V-DC DC-DC轉換器 大電流DC-DC負載點轉換器 小型電壓調節器模塊 電源和筆記本 電路圖、引腳圖和封裝圖...
發表于 07-29 21:02 ?
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2是一款可調輸出非同步升壓控制器,用于驅動外部N溝道MOSFET。該器件采用峰值電流模式控制和內部斜率補償。該IC集成了一個內部穩壓器,為柵極驅動器提供電荷。保護功能包括內部設置軟啟動,欠壓鎖定,逐周期電流限制,打嗝模式短路保護和熱關斷。其他功能包括低靜態電流睡眠模式和外部同步開關頻率。 特性 優勢 工廠可編程 靈活性 4.8 V至45 V操作 使用反極性保護二極管通過起動和負載轉儲進行操作 -40 C至150 C操作 汽車級 雙功能啟用/同步引腳 緊湊SOIC8包中的額外功能 應用 終端產品 儀表盤 引擎集群 啟動/停止應用程序 導航 LED背光 汽車應用 電路圖、引腳圖和封裝圖...
發表于 07-29 21:02 ?
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74是一款通用型四相同步降壓控制器。它結合了差分電壓檢測,差分相電流檢測和PWM VID接口,為計算機或圖形控制器提供精確的穩壓電源。它可以從處理器接收節電命令(PSI),并以單相二極管仿真模式工作,以獲得輕載時的高效率。雙邊沿多相PWM調制確??焖偎矐B響應,并盡可能減少電容。 應用 終端產品 GPU和CPU電源 顯卡的電源管理 臺式電腦 筆記本電腦 電路圖、引腳圖和封裝圖...
發表于 07-29 18:02 ?
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