最近思考起了最基础的问题,研究二极管和三极管原理,回顾二极管单向导通原理时发现当时学习其实没有真的懂,只是按照教科书的说法强行装懂了。二极管单向导通原理这里就不具体描述,教科书网上一搜一大堆,但我的问题是,为什么反向接通电压时,电子为什么就不能跑到N级,然后经过外电路回到P级从而实现循环?这个问题我一搜,发现还真有极个别认真的同学也有这个问题,并且网上目前没有看到能回答到关键点的答案,经过两晚上的百度和思考,我终于有些想懂了,这里分享一下我的理解和解释,不一定对,但希望能帮到同样有这个疑问的小伙伴。
首先明确,P级和N级半导体正常情况下都是电中性的,但内部具有容易得电子的3价原子和失去电子的5价原子。对于二极管,P级有许多3价原子和很少5价原子,N级反之。如果没有扩散和漂移,那么P级和N级都是呈中性,而扩散和漂移后,形成PN结,此时P级呈负电性,N级呈正电性。
正向接通时,P级外接正电源,扩散到P级的电子会被吸着往正电源方向跑,并且,由于电子是N级的多子,所以会有许多的电子会往P级跑,跑过去会与P级的3价原子形成稳定的共价键,此时,P级由于多了电子,所以整个P级呈负电性,而P级又是外接的正电源,正负相吸,电场力很大,那么形成共价键的电子会由于电场的作用跑到正极外电源,由于最初就是N级的多子在跑,所以电流量会很大。
现在来看反向接通,反向接通时,由于电场方向是N指向P,那么确实电子会跑到N,这里先不考虑少子,对于N级来说,电子本来就是他自己的,电子回到他身上,那么N级就是正常的呈电中性,而如果电子要继续从N级往外接的正电源上,则N级就会呈正电性,会吸住电子,阻碍电子进一步跑出N级到外接正电源上;同理,P级也会因为呈负电性而阻碍电子从外接负电源进入P级。这里需要强调一点的是,虽然外接电源可以提供源源不断的能量,但并不意味着可以源源不断地吸收电子和放出电子,而是应该整体呈中性,也就是说,他正电源吸多少电子,负电源就必须同时放出多少电子,一定一定是同时的。所以从这个角度来讲,反接二极管时就会截止。
不过这里与教科书上讲的,反接时PN结会变厚不是很契合,可以这样理解,反结时,一开始有一部分电子从N级经外接正电源到外接负电源,再到P级,并和P级的3价原子结合成共价键。此时由于N级呈正电性,P级负电性,接下来电子就很难从N到外接负电源了,同时电子也很难从外接负电源进入P级,于是电子就堵在那里了,形成了宽厚的PN结。
到这里,可能还是疑问,电子到了P级结合成了共价键,但外电场方向还是N指向P啊,形成共价键的电子为什么不会像正向接通时一样,脱离共价键跑到N级去呢?这里我是这样理解的,这个时候P级的共价键电子如果要走,就得需要N级的电子继续从外电路往P级补充,但N级此时电子已经走得差不多了,已经是正电性,与外接的正电源是矛盾的,所以无法补充形成循环,而唯一还有的自由电子是P级的少部分少子,这也就形成了反接时的漏电流了。
其实解释起来也蛮牵强了,我目前大致是这样理解的,欢迎大家留言讨论!
二极管反接时,电子为什么不从P级跑到N级从而实现导通?
最新推荐文章于 2024-07-29 15:24:51 发布