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二极管为什么被称为pn结 “为什么二极管被称为PN结?”

1、pn结的构成

为什么叫做pn结?pn结的名称源于它的结构。p代表正型半导体区域(例如,p型硅),n代表负型半导体区域(例如,n型硅)。正型和负型半导体材料被加工成一个晶体,它们之间的界面被称为pn结。

pn结是半导体器件的基础,因为它可以将电流限制在仅允许在一个方向上通过。正向电压可以通过开通pn结,基本无限地传播电流,而反向电压会阻止流动,使电流几乎消失。由于这种现象,二极管可以用于电子和电路的一系列应用。

2、 pn结的工作原理

PN结其实就是一种“电信号阀”,负型半导体中的电子和正型半导体(即空穴)中的空穴在结附近重组,这是因为真空态的能级没有被蒸发和回收,形成了一个“能量阱”,在这里光生电子和空穴被吸引到中心位置,发生复合。

当电池的正向电压施加在异向场(负型区向正型区)时,它将减少 pn 结的宽度并压抑复合,从而减少阻力,并允许大量电流流动。当给出反向电压时,pn结的宽度扩大,电场强度增加,这样难以在 pn 结左右的轨道上流动电子和空穴,因此只留下极小的“反向饱和”电流。

3、pn结的应用

二极管是最基本的半导体器件之一,几乎普及到电子学的所有领域。在电源电路、调制或解调器(无线电和电视信号处理器)或照明电路中,它可以用来限制电流以保护设备,还可以改变电流方向。其它受欢迎的电路中,它可能在交流/直流转换器、激光发生器、数字逻辑门、峰值检测器、多路选择器和振荡电路中被使用。

除二极管外,pn结还被用于各种其他电路和组件。pn结热敏电阻可用于测量温度;Zener二极管可用于稳压;光电二极管可用于接收光信号,而光电晶体管可用于通过光信号控制电路。pn结还可以用于晶体管等复杂器件的制造。

4、pn结的发展历程

最初,二极管是由两块金属棒制成的。在20世纪30年代,德国和美国的研究人员开始实验室制造半导体材料,在20世纪40年代期间,发明了pn结和晶体管。在20世纪50年代,pn结得到广泛应用,如在无源(无放大)和有源(有放大)电路中。

今天,二极管已经成为世界上最广泛使用的电子元件之一,并且在各种应用中被广泛使用。同时,由于各个领域的巨大需求,科学家们也在不断地探索新的材料和工艺,从而推动着半导体领域的发展和改革。

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