PN結的特性導致二極管的單向導電特性介紹
在電子電路中二極管是非常常見的元器件，經常會被使用，二極管的特效是正向導通，反向截止。
在電子電路中二極管是非常常見的元器件，經常會被使用，二極管的特效是正向導通，反向截止。
當在二極管的正向端加上正電壓，負向端加上負電壓時，二極管就會導通，此時有電流流過二極管。而在二極管的正向端加上負電壓，負向端加上正電壓時，二極管就會被截止，不再有電流流過二極管。這就是我們常說的二極管單向導通特效。下面解釋為什么二極管會單向導通。
二極管的單向導電性
二極管是由PN結組成的，即P型半導體和N型半導體，因此PN結的特性導致了二極管的單向導電特性。PN結如圖1所示。
圖1 PN結示意圖
在P型和N型半導體的交界面附近，由于N區的自由電子濃度大，于是帶負電荷的自由電子會由N區向電子濃度低的P區擴散；擴散的結果使PN結中靠P區一側帶負電，靠N區一側帶正電，形成由N區指向P區的電場，即PN結內電場。內電場將阻礙多數載流子的繼續擴散，又稱為阻擋層。
PN結詳解
二極管的單向導電特性用途很廣，到底是什么原因讓電子如此聽話呢？它的微觀機理是什么呢？這里簡單形象介紹一下。
假設有一塊P型半導體（用黃色代表空穴多）和一塊N型半導體（用綠色代表電子多），它們自然狀態下分別都是電中性的，即不帶電。如圖2所示。
圖2 P型和N型半導體
圖2 P型和N型半導體
把它們結合在一起，就形成PN結。邊界處N型半導體的電子自然就會跑去P型區填補空穴，留下失去電子而顯正電的原子。
相應P型區邊界的原子由于得到電子而顯負電，于是就在邊界形成一個空間電荷區。
為什么叫“空間電荷區”？是因為這些電荷是微觀空間內無法移動的原子構成的。
空間電荷區形成一個內建電場，電場方向由N到P，這個電場阻止了后面的電子繼續過來填補空穴，因為這時P型區的負空間電荷是排斥電子的。
電子和空穴的結合會越來越慢，最后達到平衡，相當于載流子耗盡了，所以空間電荷區也叫耗盡層。
這時PN結整體還呈電中性，因為空間電荷有正有負互相抵消。如圖3所示。
圖3 PN結形成內建電場
外加正向電壓，電場方向由正到負，與內建電場相反，削弱了內建電場，所以二極管容易導通。
綠色箭頭表示電子流動方向，與電流定義的方向相反。如圖4所示。
圖4 正向導通狀態
外加反向電壓，電場方向與內建電場相同，增強了內建電場，所以二極管不容易導通。如圖5所示。
當然，不導通也不是絕對的，一般會有很小的漏電流。隨著反向電壓如果繼續增大，可能造成二極管擊穿而急劇漏電。
圖5 反向不導通狀態
圖6是二極管的電流電壓曲線供參考。
圖6 二極管電流電壓曲線
圖7形象的展示了不同方向二極管為什么能導通和不能導通，方便理解。
圖7 不同方向導通效果不同
生活中單向導通的例子也不少，比如地鐵進站口的單向閘機，也相當于二極管的效果：正向導通，反向不導通，如果硬要反向通過，可能就會因為太大力“反向擊穿”破壞閘機了。
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