二极体英语Diode电子元件当中一种具有两个电极的装置1只.DOC

二極體（英語：Diode），電子元件當中，一種具有兩個電極的裝置1，只允許電流由單一方向流過。許多的使用是應用其整流的功能。而變容二極體（Varicap Diode）則用來當作電子式的可調電容器。 大部分二極體所具備的電流方向性我們通常稱之為「整流（Rectifying）」功能。二極體最普遍的功能就是只允許電流由單一方向通過（稱為順向偏壓），反向時阻斷 （稱為逆向偏壓）。因此，二極體可以想成電子版的逆止閥。然而實際上二極體並不會表現出如此完美的開與關的方向性，而是較為複雜的非線性電子特徵——這是由特定類型的二極體技術決定的。二極體使用上除了用做開關的方式之外還有很多其他的功能。 早期的二極體包含「貓鬚晶體（Cats Whisker Crystals）」以及真空管(英國稱為「熱游離閥（Thermionic Valves）」)。現今最普遍的二極體大多是使用半導體材料如矽或鍺。 目錄 [隐藏] 1 二極體的整流作用 2 二極體的基本運作 2.1 基本構造和熱平衡狀態 2.2 整流動作 2.2.1 正向偏壓（Forward Bias） 2.2.2 反向偏壓（Reverse Bias） 2.2.3 接面電壓 3 二極體的種類 4 依材料分類（年代順序） 5 相關條目 6 註解 7 外部連結 編輯] 二極體的整流作用 參見：PN結 各種二極體，下方為橋式整流器 半導體二極體的電流－電壓特性曲線。電壓在正的區域稱為順向偏壓。 二極體具有陽極（anode）和陰極（Cathode）兩個端子（這些用語是來自於真空管），電流只能往單一方向流動。也就是說，電流可以從陽極流向陰極，不能從陰極流向陽極(單向性)。這種特性就被稱之為整流作用。在真空管內，藉由電極之間加上的電壓能夠讓熱電子從陰極到達陽極，因而有整流的作用。 半導體二極體中，有利用P型和N型兩種半導體接合面的PN結效應，也有利用金屬與半導體接合產生的肖特基效應達到整流作用的類型。若是PN結型的二極體，在P型側就是陽極，N型側則是陰極。 [編輯] 二極體的基本運作 這裡針對半導體二極體的運作原理，選擇基本的PN結（PN接面）型二極體作為例子，簡單地說明其特性。讀者若是想了解真空管二極體的運作原理，請參閱真空管的條目。 [編輯] 基本構造和熱平衡狀態 半導體的pn接合面和能階結構的示意圖 PN結（PN接面）二極體是N型半導體和P型半導體互相結合所構成。PN結(PN接面)區彼此的電子和電洞或者空穴相互抵銷，造成主要載流子不足，形成空乏層。在空乏層內N型側帶正電，P型側帶負電，因此內部產生一個靜電場，空乏層的兩端存在電位差。但是如果讓兩端的載流子再結合的話，兩端的電壓差則會變成零。 [編輯] 整流動作 [編輯] 正向偏壓（Forward Bias） 正向偏壓時的PN結二極體 二極體的陽極側施加正電壓，陰極側施加負電壓，這樣就稱為正向偏置，所加電壓為順向偏壓。如此N型半導體被注入電子，P型半導體被注入電洞。這樣一來，讓多數載流子過剩，空乏層縮小、消滅，正負載流子在PN接合部附近結合並消滅。整體來看，電子從陰極流向陽極（電流則是由陽極流向陰極）。在這個區域，電流隨著偏壓的增加也急遽地增加。伴隨著電子與電洞的再結合，兩者所帶有的能量轉變為熱（和光）的形式被放出。能讓正向電流通過的必要電壓被稱為開啟電壓，特定正向電流下二極體兩端的電壓稱為正向壓降。 [編輯] 反向偏壓（Reverse Bias） 反向偏壓時的PN結二極體 在陽極側施加相對陰極負的電壓，就是反向偏置，所加電壓為逆向偏壓。這種情況下，因為N型區域被注入電洞，P型區域被注入電子，兩個區域內的主要載流子都變為不足，因此結合部位的空乏層變得更寬，內部的靜電場也更強，擴散電位也跟著變大。這個擴散電位與外部施加的電壓互相抵銷，讓反向的電流更難以通過。更多的細節請參閱「PN接面」條目。 實際的元件雖然處於反向偏壓狀態，也會有微小的反向電流（漏電流、漂移電流）通過。當反向偏壓持續增加時，還會發生隧道擊穿或雪崩擊穿或崩潰，發生急遽的電流增加。開始產生這種擊穿現象的（反向）電壓被稱為擊穿電壓或崩潰電壓。超過擊穿電壓以後反向電流急遽增加的區域被稱為擊穿區（崩潰區）。在擊穿區內，電流在較大的範圍內變化而二極體反向壓降變化較小。穩壓二極體就利用這個區域的動作特性而製成，可以作為電壓源使用。 [編輯] 接面電壓 當二極體的P-N接面處於正向偏壓時，必須有相當的電壓被用來貫通空乏區，導致形成一反向的電壓源，此電壓源的電壓值就稱為接面電壓，矽半導體的接面電壓約0.6V～0.7V，鍺半導體的約0.3～0.4V [編輯] 二極體的種類 PN接面二極體（PN Diode） 利用半導體中PN接合的整流性質，是最基本的半導體二極體。細節請參照PN接面的條目