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  • 芯片中的二極管到底是怎么實現單向導電的
    • 發布時間:2020-10-29 18:33:16
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    芯片中的二極管到底是怎么實現單向導電的
    晶體管是構建芯片的基石,一塊芯片上集成有幾十億甚至上百億的晶體管。芯片可以說相當于人類的大腦,那么晶體管也就相當于人腦的神經元。
    我們知道芯片是用來處理二進制數字信號,它可以將二進制數字信號轉換成我們能夠看懂的信息,芯片又是通過晶體管管來完成二進制數字信號的轉換,晶體管中的二極管的單向導電對二進制的轉換起著決定性的作用。那么二極管又是如何單向導電的呢?
    以下內容將為大家解開疑惑。
    01 P型與N型半導體
    二極管分別由P型半導體和N型半導體組成。P型半導體是在硅中摻雜了硼,N型半導體是在硅中摻雜磷。我們知道硅原子最外層有4個電子,而硼的原子最外層只有3個電子,4個電子無法與3個電子完全配對,就會形成一個空穴,在P型半導體中若有多個硼原子就會有多個空穴。磷最外層電子為5個,與最外層只有4個電子的硅配對后,還會多出一個自由電子,在N型半導體中若有多個磷原子就會有多個自由電子。
    02 PN結
    但是在P型和N型半導體交界面處會發生電子和空穴的擴散,靠近交界處的N型區中的自由電子越過交界面擴散到P型區,靠近交界處的P型區的空穴越過交界面擴散到N型區。擴散之后,N型區的磷失去了電子,就會變為帶正電荷的磷離子,P型區的硼跑掉了一部分空穴而得到了電子,就變為了帶負電荷的硼離子。從而擴散后在交界面處就形成了PN結。在PN 結內,由于存在了正負電荷,就會產生一個由正電荷指向負電荷(N區指向P區)的電場,稱為內建電場(又稱勢壘電場)。由于勢壘的存在就阻擋了其他載流子(電子或離子)的進一步遷移,會使PN結處于穩定狀態。
    03 PN結單向導電原理
    假如我們在連接好的P型N型半導體兩端加一電壓,使N端接正極,P端接負極,就會在P型N型半導體處形成一外加電場,那么此時的外加電場方向與內建電場的方向相同,N型中的負電載流子會向電源正極方向遷移,而P型中的正電載流子會向電源負極方向遷移,結果就是使勢壘電場范圍擴大,即PN結擴大,從而使電流很難通過二極管。
    若我們使N端接負極,P端接正極,此時的內建電場會與外加電場方向相反。若兩部分電場強度相當則會相互抵消,不會有電流通過。若外加電場強度大于內建電場,內部載流子就會突破勢壘的阻礙,N區內的負電載流子大量流入電源正極,P區內的正電載流子大量流入負極,這時就形成了電流
    二極管
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