这是一个硅原子
它的最外层有四个电子
纯净的硅晶体是不导电的
因为最外层形成了8个电子
这时候人们想到了磷原子
磷原子最外层有五个电子
人们把磷原子掺入纯净的硅原子中
这样磷原子最外层就多出了一个自由电子
我们把这个自由电子叫多子
这样掺杂出来的就是N型半导体
N取自于Negative的首字母
代表的意思是负的
因为N型半导体最外层的自由电子带负电
但N型半导体不具备半导体的性质
比方说,当施加向右的电场时
电子向左运动
当施加向左的电场时
电子向右运动
它是随波逐流的
而半导体是具有单向导电性的
为了能让硅单向导电
人们又发明了P型半导体
这次对硅晶体掺杂的是硼原子
硼原子最外层有3个电子
还是延用原来的老套路
这次我们把硼原子掺杂进硅晶体中
可以看出
硼原子最外层不够8个电子
缺少电子的这个空位叫做空穴
这就是P型半导体
P取自于Positive的首字母
N型半导体中有多余的是自由电子
P型半导体有多余的空穴
然后我们让两种半导体接触
看看会发生什么
接触之后,N区中的多子会漂移进P区中的空穴
最重要的是多子的移动方向
它只能由N区移到P区,而不能反向流动
这时候就展示出了半导体的单向导电性
这就是电子学中常说的PN结
注意:PN结是自然形成的,不需要加电
N型半导体中,磷原子失去了电子,所以带正电
P型半导体中,硼原子得到了电子,所以带负电
这就在PN结之间形成了内建电场
内建电场阻碍自由电子向P区扩散
如果我们想让电子持续不断的移向P区
就必须给它外加电压,让它突破内建电场的力
外加电压的方向是P区加正电、N区加负电
只有当外加电压大于内建电场时
电子才会源源不断的流向P区
为了便于大家理解
我们只用一个电子演示
如果我们给它施加反向电压,它是不导电的
因为这相当于增加了内建电场
这就是半导体导电的原理
看到这里,大家可能有一个疑问
为什么电流是正向流动
而电子和它反向呢
这里是不是弄错了
不是的,这其实是是一个历史遗留问题
最开始定义电流的时候就和电子是反向的
所以就一直延用到了现在
接下来,我们给两种半导体加一个美丽的外壳
然后再从N区滑一条白道道儿,表示负极
最后一道工序,给它加上两个引脚
新鲜的二极管就这样出炉了
1 окт 2024