一個(gè)PN結(jié)構(gòu)成晶體二極管的原理

P性半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體----前面講過，在純凈的半導(dǎo)體中加入一定類型的微量雜質(zhì)，能使半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力成百萬倍的增加。加入了雜質(zhì)的半導(dǎo)體可以分為兩種類型：一種雜質(zhì)加到半導(dǎo)體中去后，在半導(dǎo)體中會產(chǎn)生大量的帶負(fù)電荷的自由電子，這種半導(dǎo)體叫做“N型半導(dǎo)體”（也叫“電子型半導(dǎo)體”）；另一種雜質(zhì)加到半導(dǎo)體中后，會產(chǎn)生大量帶正電荷的“空穴”，這種半導(dǎo)體叫“P型半導(dǎo)體”（也叫“空穴型半導(dǎo)體”）。例如，在純凈的半導(dǎo)體鍺中，加入微量的雜質(zhì)銻，就能形成N型半導(dǎo)體。同樣，如果在純凈的鍺中，加入微量的雜質(zhì)銦，就形成P型半導(dǎo)體。

一個(gè)PN結(jié)構(gòu)成晶體二極管----設(shè)法把P型半導(dǎo)體（有大量的帶正電荷的空穴）和N型半導(dǎo)體（有大量的帶負(fù)電荷的自由電子）結(jié)合在一起，見圖1所示。



圖1

在P型半導(dǎo)體的N型半導(dǎo)體相結(jié)合的地方，就會形成一個(gè)特殊的薄層，這個(gè)特殊的薄層就叫“PN結(jié)”。晶體二極管實(shí)際上就是由一個(gè)PN結(jié)構(gòu)成的（見圖1）。

例如，收音機(jī)中應(yīng)用的晶體二極管，其觸絲（即觸針）部分相當(dāng)于P型半導(dǎo)體，N型鍺片就是N型半導(dǎo)體，他們之間的接觸面就是PN結(jié)。P端（或P端引出線）叫晶體二極管的正端（也稱正極）。N端（或N端引出線）叫晶體二極管的負(fù)端（也稱負(fù)極）。

如果像圖2那樣，把正端連接電池的正極，把負(fù)端接電池的負(fù)極，這是PN結(jié)的電阻值就小到只有幾百歐姆了。因此，通過PN結(jié)的電流（I=U/R）就很大。這樣的連接方法（圖2a）叫“正向連接”。正向連接時(shí)，晶體管二極管（或PN結(jié)）兩端承受的電壓叫“正向電壓”；處在正向電壓下，二極管（或PN結(jié)）的電阻叫“正向電阻”，在正向電壓下，通過二極管（或PN結(jié)）的電流叫“正向電流”。很明顯，因?yàn)榫w二極管的正向電阻很小（幾百歐姆），在一定正向電壓下，正向電流（I=U/R）就會很大----這表明在正向電壓下，二極管（或PN結(jié)）具有像導(dǎo)體一樣的導(dǎo)電本領(lǐng)。


圖2a 圖2b

反過來，如果把P端接到電池的負(fù)極，N端接到電池的正極（見圖2b）。這時(shí)PN結(jié)的電阻很大（大到幾百千毆），電流（I=U/R）幾乎不能通過二極管，或者說通過的電流很微弱。這樣的連接方法叫“反向連接”。反向連接時(shí)，晶體管二極管（或PN結(jié)）兩端承受的電壓叫“反向電壓”；處在反向電壓下，二極管（或PN結(jié)）的電阻叫“反向電阻”，在反向電壓下，通過二極管（或PN結(jié)）的電流叫“反向電流”。顯然，因?yàn)榫w二極管的正向電阻很大（幾百千歐姆），在一定的反向電壓下，正向電流（I=U/R）就會很小，甚至可以忽略不計(jì)，----這表明在一定的反向電壓下，二極管（或PN結(jié)）幾乎不導(dǎo)電。

上敘實(shí)驗(yàn)說明這樣一個(gè)結(jié)論：晶體二極管（或PN結(jié)）具有單向?qū)щ娞匦浴?br>
晶體二極管用字母“D”代表，在電路中常用圖3的符號表示，即表示電流（正電荷）只能順著箭頭方向流動，而不能逆著箭頭方向流動。圖3是常用的晶體二極管的外形及符號。



圖3

利用二極管的單向?qū)щ娦钥梢杂脕碚鳎▽⒔涣麟娮兂芍绷麟姡┖蜋z波（從高頻或中頻電信號取出音頻信號）以及變頻（如把高頻變成固定的中頻465千周）等。

PN結(jié)的極間電容----PN結(jié)的P型和N型兩快半導(dǎo)體之間構(gòu)成一個(gè)電容量很小的電容，叫做“極間電容”（如圖4所示）。由于電容抗隨頻率的增高而減小。所以，PN結(jié)工作于高頻時(shí)，高頻信號容易被極間電容或反饋而影響PN結(jié)的工作。但在直流或低頻下工作時(shí)，極間電容對直流和低頻的阻抗很大，故一般不會影響PN結(jié)的工作性能。PN結(jié)的面積越大，極間電容量越大，影響也約大，這就是面接觸型二極管（如整流二極管）和低頻三極管不能用于高頻工作的原因。