二极管是一种半导体器件,由PN结构组成,PN结的两端分别为P型半导体和N型半导体。当二极管正向偏置时,即P端连接正极,N端连接负极,PN结会变窄,进而出现载流子扩散现象,形成电流,此时二极管处于导通状态。
而当二极管反向偏置,则PN结扩散层变厚,当达到一定程度时,会发生击穿现象,产生一定的反向漏电流,此时二极管处于截止状态。
二极管正向偏置时,需要满足以下条件:
1. P端连接正极,N端连接负极;
2. PN结的正向电场可以克服扩散电压,否则就会在PN结处出现空间电荷区,导致电流很小,无法形成导电状态;
通过满足这两个条件,就可以将二极管带入导通状态。
当二极管处于导通状态时,电流流动从P端进入二极管,经过PN结,最终从N端流出。具体过程如下:
1. P区的势能趋于降低,导致P区内的少数载流子向PN结扩散。同时N区的势能趋于升高,导致N区内的多数载流子由于充足的势能而移向PN结。
2. 由于P区内的少数载流子向PN结扩散,N区内的多数载流子也向PN结移动,二者在PN结处相遇,形成“消失”。
3. 在PN结内出现电荷区域,使得P区粒子的电子较为稀薄,N区粒子的空穴也很稀薄,因此,当多数载流子进入PN结时,它们立即变成少数载流子并被PN结所吸收,这就是少数载流子的寿命。
4. 由于电荷区域中存在电压,从P到N方向具有较高的势能,因此进入PN结的载流子被势能加速,在PN结的另一端被高速抛出,同时决定了二极管导通电流的大小。
二极管导通状态下的特性有以下几个方面:
1. 二极管导通时其正向电阻很小,近似为0,从而保证了正向电流的通畅;
2. 导通状态下的二极管具有一定的正向压降,在不同的二极管中,正向压降会有所不同;
3. 导通状态下的二极管有一定的最大承受电流,一旦超过这个电流,二极管可能会被损坏或烧坏。