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。

審核編輯：湯梓紅