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不是 “萧特基效应”、“萧特基二极管”,应该是 “肖特基效应“、 “肖特基二极管”。
),电子元件当中,一种具有两个电极的装置,只允许电流由单一方向流过。许多的使用是应用其整流的功能。而变容二极体(Varicap Diode)则用来当作电子式的可调电容器。
大部分二极体所具备的电流方向性我们通常称之为「整流(Rectifying)」功能。二极体最普遍的功能就是只允许电流由单一方向通过(称为顺向偏压),逆向时阻断 (称为逆向偏压)。因此,二极体可以想成电子版的逆止阀。然而实际上二极体并不会表现出如此完美的开与关的方向性,而是较为复杂的非线性电子特徵——这是由特定类型的二极体技术决定的。二极体使用上除了用做开关的方式之外还有很多其他的功能。
早期的二极体包含「猫须晶体(Cats Whisker Crystals)」以及真空管(英国称为「热游离阀(Thermionic Valves)」)。现今最普遍的二极体大多是使用半导体材料如矽或锗。
二极体具有阳极(anode)和阴极(Cathode)两个端子(这些用语来自於真空管),电流只能往单一方向流动。也就是说,电流可以从阳极流向阴极,不能从阴极流向阳极(单向性)。这种特性就被称之为整流作用。在真空管内,藉由电极之间加上的电压能够让热电子从阴极到达阳极,因而有整流的作用。
半导体二极体中,有利用P型和N型两种半导体接合面的PN接面效应,也有利用金属与半导体接合产生的萧特基效应达到整流作用的类型。若是PN接面型的二极体,在P型侧就是阳极,N型侧则是阴极。
这里针对半导体二极体的运作原理,选择基本的PN接面(PN接面)型二极体作为例子,简单地说
PN接面(PN接面)二极体是N型半导体和P型半导体互相结合所构成。PN接面(PN接面)区彼此的电子和电洞相互抵销,造成主要载流子不足,形成空乏层。在空乏层内N型侧带正电,P型侧带负电,因此内部产生一个静电场,空乏层的两端存在电位差。但是如果让两端的载流子再结合的话,两端的电压差则会变成零。
二极体的阳极侧施加正电压,阴极侧施加负电压,这样就称为顺向偏压,所加电压为顺向偏压。如此N型半导体被注入电子,P型半导体被注入电洞。这样一来,让多数载流子过剩,空乏层缩小、消灭,正负载流子在PN接合部附近结合并消灭。整体来看,电子从阴极流向阳极(电流则是由阳极流向阴极)。在这个区域,电流随著偏压的增加也急遽地增加。伴随著电子与电洞的再结合,两者所带有的能量转变为热(和光)的形式被放出。能让顺向电流通过的必要电压被称为开启电压,特定顺向电流下二极体两端的电压称为顺向压降。
在阳极侧施加相对阴极负的电压,就是逆向偏压,所加电压为逆向偏压。这种情况下,因为N型区域被注入电洞,P型区域被注入电子,两个区域内的主要载流子都变为不足,因此结合部位的空乏层变得更宽,内部的静电场也更强,扩散电位也跟著变大。这个扩散电位与外部施加的电压互相抵销,让逆向的电流更难以通过。更多的细节请参阅「PN接面」条目。
实际的元件虽然处於逆向偏压状态,也会有微小的逆向电流(漏电流、漂移电流)通过。当逆向偏压持续增加时,还会发生
)。在击穿区内,电流在较大的范围内变化而二极体逆向压降变化较小。稳压二极体就利用这个区域的动作特性而制成,可以作为电压源使用。
当二极体的P-N接面处於顺向偏压时,必须有相当的电压被用来贯通空乏区,导致形成一逆向的电压源,此电压源的电压值就称为接面电压,矽半导体的接面电压约0.6V~0.7V,锗半导体的约0.3~0.4V
利用半导体中PN接合的整流性质,是最基本的半导体二极体。细节请参照PN接面的条目。