二極管的工作原理圖解

發(fā)布時(shí)間：2025-12-16 | 來源：互聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)載和整理

二極管的工作原理圖解

二極管的工作原理圖解，可能很多人都沒有聽說過二極管，二極管其實(shí)在我們的生活中是一種比較常見的東西，我們的燈泡、屏幕等等都是由二極管制成，那二極管的工作原理圖解是什么，一起來看看吧。

二極管的工作原理圖解1二極管是最常用的電子元件之一，它最大的特性就是單向?qū)щ?，也就是電流只可以從二極管的一個(gè)方向流過，二極管的作用有整流電路，檢波電路，穩(wěn)壓電路，各種調(diào)制電路，主要都是由二極管來構(gòu)成的。

二極管工作原理

晶體二極管為一個(gè)由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體形成的p-n結(jié)，在其界面處兩側(cè)形成空間電荷層，并建有自建電常當(dāng)不存在外加電壓時(shí)，由于p-n結(jié)兩邊載流子濃度差引起的擴(kuò)散電流和自建電場引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)。

N型、P型其實(shí)是針對載流子來說的，載流子分為電子和空穴，如果材料以電子載流子導(dǎo)電為主那么就叫N型，如果以空穴載流子導(dǎo)電為主那么就叫P型。因?yàn)殡娮訋ж?fù)電，所以N是negaTIve的縮寫;而空穴帶正電，所以P是posiTIve的縮寫。

PN二極管正向?qū)щ娦?/p>

在PN結(jié)兩端外加電壓，稱為給PN結(jié)以偏置電壓，給PN結(jié)加正向偏置電壓，即P區(qū)接電源正極，N區(qū)接電源負(fù)極，此時(shí)稱PN結(jié)為正向偏置。反之為反向偏置。

PN結(jié)正向偏置

由于外加電源產(chǎn)生的外電場的方向與PN結(jié)產(chǎn)生的內(nèi)電場方向相反，削弱了內(nèi)電場，使PN結(jié)變薄，有利于兩區(qū)多數(shù)載流子向?qū)Ψ綌U(kuò)散，形成正向電流，此時(shí)PN結(jié)處于正向?qū)顟B(tài)

2、PN結(jié)反向偏置

給PN結(jié)加反向偏置電壓，即N區(qū)接電源正極，P區(qū)接電源負(fù)極，稱PN結(jié)反向偏置（簡稱反偏）

由于外加電場與內(nèi)電場的方向一致，因而加強(qiáng)了內(nèi)電場，使PN結(jié)加寬，阻礙了多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)

二極管的結(jié)構(gòu)主要是有PN結(jié)組成，二極管工作過程中所產(chǎn)生的正向?qū)蛐允鞘怯蠵N結(jié)寬度的增減決定的。

外加電場與內(nèi)電場的方向一致，因而加強(qiáng)了內(nèi)電場，使PN結(jié)加寬，阻礙電子擴(kuò)散，形成反向電流微弱。

二極管的工作原理圖解2一、概述

發(fā)光二極管在我們生活中是比較常見的，比如說：商業(yè)的走字燈，交通燈，LED屏幕，LED燈泡等等。二極管是一種用鍺或者硅半導(dǎo)體材料做成的，半導(dǎo)體材料導(dǎo)電性能在常溫下介于導(dǎo)體和絕緣體之間，一百多年前就有這個(gè)東西了，是半導(dǎo)體器件家族中的元老了。

發(fā)光二極管只是二極管其中之一，還有許多不同用途的`二極管：整流二極管、穩(wěn)壓二極管、光電二極管、開關(guān)二極管等。整流二極管在我們生活中比較常見，都用在交流轉(zhuǎn)直流的電路中：手機(jī)充電器，電腦充電器，電動(dòng)車充電器等等。

二、PN結(jié)

上面說到的那些二極管它們都有一個(gè)共同的性能，單向?qū)щ娦?，就是說電流只能從二極管的陽極進(jìn)去，負(fù)極出去，反過來就不行了。為什么呢？二極管中有個(gè)叫PN結(jié)的東西，就是它阻止了電流逆流。接下來小馬哥就給小伙伴們講講PN結(jié)。

自然界中的物質(zhì)，按照不同的導(dǎo)電性能分為了導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體，半導(dǎo)體材料導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間。常用的半導(dǎo)體材料有四價(jià)硅和鍺（zhě）。什么是四價(jià)啊，就是最外層有四個(gè)電子。純凈的半導(dǎo)體又稱為本征半導(dǎo)體，其導(dǎo)電能力較差，不能直接用來制造半導(dǎo)體器件，在本征半導(dǎo)體一邊中用擴(kuò)散工藝摻入三價(jià)元素（硼），另一邊摻入五價(jià)元素（磷），就是把原來少量的硅原子或者鍺原子替代了。

三價(jià)元素（硼），最外層只有三個(gè)電子，但是硅和鍺有外層有四個(gè)電子，少了一個(gè)怎么辦呀？那就形成了空穴，這個(gè)就是P型半導(dǎo)體。于是P型半導(dǎo)體就成為了含空穴濃度較高的半導(dǎo)體。

五價(jià)元素（磷）有五個(gè)電子，多一個(gè)怎么辦？多出的一個(gè)電子幾乎不受束縛，它就自由了，叫它自由電子，這個(gè)就是N型半導(dǎo)體。于是N型半導(dǎo)體就成為了含電子濃度較高的半導(dǎo)體。

擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)和漂移運(yùn)動(dòng)

P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體結(jié)合后，P區(qū)內(nèi)空穴和N區(qū)內(nèi)自由電子多稱為多子，P區(qū)內(nèi)自由電子和N區(qū)內(nèi)空穴幾乎為零稱為少子，在它們的交界處就出現(xiàn)了自由電子和空穴的濃度差。

由于P區(qū)的空穴濃度比N區(qū)高，空穴就往N區(qū)擴(kuò)散，而N區(qū)的自由電子濃度比P區(qū)高，自由電子往P區(qū)擴(kuò)散，就像一滴墨水滴在清水中，墨水本身濃度高，就往周圍擴(kuò)散，這就是擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，P區(qū)的空穴和N區(qū)的自由電子就可能相遇，然后復(fù)合。什么是復(fù)合啊，把空穴比作房子，房子里面要住人啊，這時(shí)候自由電子就比作人了，然后他們就結(jié)合成一體了。

P區(qū)和N區(qū)里面的雜質(zhì)離子不能任意移動(dòng)，為啥呀？因?yàn)殡s質(zhì)離子被周圍的硅原子或者鍺原子束縛了。在P和N區(qū)交界面附近，形成了一個(gè)很薄的空間電荷區(qū)，在這個(gè)區(qū)域內(nèi)，多子已擴(kuò)散到對方并復(fù)合掉了，或者說消耗殆盡了。

P區(qū)和N區(qū)里面的雜質(zhì)離子相互作用，N區(qū)雜質(zhì)離子帶正電荷，P區(qū)雜質(zhì)離子帶負(fù)電荷，在空間電荷區(qū)形成了內(nèi)電場，擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的進(jìn)行使空間電荷區(qū)變寬，內(nèi)電場也變強(qiáng)了。

這個(gè)內(nèi)電場一方面阻止了擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的進(jìn)行，擴(kuò)散就不容易進(jìn)行下去；另一方面使空穴（少子）從N區(qū)往P區(qū)漂移，自由電子從P區(qū)往N區(qū)漂移，這個(gè)漂移可不是汽車漂移，是受N區(qū)高電勢，P區(qū)低電勢的內(nèi)電場影響產(chǎn)生漂移，叫做少子漂移。

慢慢的空間電荷區(qū)就穩(wěn)定了。總結(jié)來說多子運(yùn)動(dòng)叫做擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，少子運(yùn)動(dòng)就是漂移運(yùn)動(dòng)，當(dāng)兩種運(yùn)動(dòng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡就產(chǎn)生了PN結(jié)。在PN結(jié)加上相應(yīng)的電級引線和管殼，就構(gòu)成了半導(dǎo)體二極管。由P區(qū)引出的電極成為了正極，由N區(qū)引出的電極成為了負(fù)極。

三、導(dǎo)通和截止

當(dāng)PN結(jié)加正向?qū)妷壕褪前裀區(qū)引腳加電源正極，N區(qū)引腳連接電源負(fù)極。電流方向由P區(qū)流向N區(qū)和PN結(jié)內(nèi)部的內(nèi)電場相反，當(dāng)電壓大于內(nèi)電場電壓時(shí)，外部的電源抵消了其內(nèi)電場。

內(nèi)電場抵消了，有利于擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的進(jìn)行，空間電荷區(qū)慢慢變成了P區(qū)和N區(qū)，當(dāng)空間電荷區(qū)越來越薄，直到最薄的時(shí)候這時(shí)候會(huì)形成一個(gè)擴(kuò)散電流，這時(shí)候二極管也就導(dǎo)通了，這時(shí)候的電壓稱為導(dǎo)通電壓。

反之把P區(qū)引腳加電源負(fù)極，N區(qū)引腳連接電源正極，這時(shí)候電流流動(dòng)的方向和內(nèi)電場的方向相同，增強(qiáng)了內(nèi)電場使得空間電荷區(qū)變寬，空穴會(huì)被拉向P區(qū)的方向，電子會(huì)被拉向N區(qū)的方向，從而阻止了擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，形成了反向漏電流，由于電流非常小，這就是截止?fàn)顟B(tài)。

反向電壓增大到一定程度時(shí)，反向電流將突然增大。如果外電路不能限制電流，則電流會(huì)大到將PN結(jié)燒毀，這時(shí)候的電壓成為擊穿電壓，這時(shí)候二極管就沒用了。

二極管加正向偏置電壓，死區(qū)OA區(qū)，由于正向電壓比較小，二極管不導(dǎo)通，幾乎沒有電流，呈高阻狀態(tài)，此時(shí)二極管兩端的電壓為死區(qū)電壓，硅二極管為0.5V（鍺管為0.1v），當(dāng)正向電壓高于一定的數(shù)值后，二極管中的電流隨著電壓的升高而增大，二極管導(dǎo)通，這時(shí)候的電壓稱為導(dǎo)通電壓，也叫門檻電壓。

硅管導(dǎo)通電壓為0.6V（鍺管為0.2v），導(dǎo)通時(shí)二極管兩端的電壓保持不變，硅管0.7V（鍺管為0.3v），這時(shí)候稱為正向壓降。

當(dāng)電子與空穴復(fù)合時(shí)能輻射出可見光，PN結(jié)摻雜不同的化合物發(fā)出的光也不同，比如說鎵（Ga）、砷（As）、磷（P）、氮（N）等。然后加上引腳，用環(huán)氧樹脂封裝起來，通上正向電壓發(fā)光二極管就這樣發(fā)光了。

穩(wěn)壓二極管利用了二極管反向擊穿的特性，穩(wěn)壓二極管都是串聯(lián)在電路中，當(dāng)穩(wěn)壓二極管被擊穿，盡管電流在很大的范圍內(nèi)變化，而二極管兩端的電壓卻基本上穩(wěn)定在擊穿電壓上下。

在接二極管還要注意正負(fù)極，一般看外觀來說長引腳為正極，短引腳為負(fù)極，有些二極管的表面會(huì)有圖形符號用萬用表也可以測，把萬用表調(diào)到二極管檔，紅黑表筆分別接二極管的兩端，若此時(shí)萬用表的讀數(shù)小于1，紅表筆接二極管的正極，黑表筆接二極管的負(fù)極。若讀數(shù)為“1”，則黑表筆一端為正極。