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二極管原理動畫講解
二極管原理動畫講解
更新时间:2025-10-30 13:33:51

二極管在電子行業應用非常廣泛,并且它們是所有電子設備的一個組成部分,本篇我們将詳細探讨二極管的内部原理和應用

二極管原理動畫講解(生動有趣的二極管工作原理)1

一般來說二極管相等于電路中的單向閥,同一個方向導通,另一個方向截止。

二極管原理動畫講解(生動有趣的二極管工作原理)2

二極管原理動畫講解(生動有趣的二極管工作原理)3

我們來看一下二極管的内部結構,二級噶有矽半導體制成,但純矽沒有自由電子,所以這裡使用的矽不是純淨的,一部分摻雜了N型雜質,另一部分摻雜了P型雜質

二極管原理動畫講解(生動有趣的二極管工作原理)4

因此在二極管的N側有自由電子,而在P側有電子的空穴,這在二極管的PN結處會發生非常有趣的現象,N側的自由電子傾會遷移到P側的空穴中,所以P側邊界帶負電,N側邊界帶正電(初中化學課)

二極管原理動畫講解(生動有趣的二極管工作原理)5

二極管原理動畫講解(生動有趣的二極管工作原理)6

圖中PN邊界部分是産生的耗盡區,由此産生的電場将阻礙所有電子的進一步遷移,簡而言之形成了電流的勢壘。

二極管原理動畫講解(生動有趣的二極管工作原理)7

二極管原理動畫講解(生動有趣的二極管工作原理)8

像圖中那樣将二極管與電源連接,電源将吸引電子和空穴,電流在此情況下不能形成,這種情況稱之為二極管的反向偏置。可以看到耗盡區的寬度增大

二極管原理動畫講解(生動有趣的二極管工作原理)9

如果電源的正極連接到二極管的P側,情況将完全不同,假定電源具有足夠的電壓克服勢壘,可以看到電子将被負極推開,當電子穿過勢壘時,它們的能量将被耗盡,并且很容易占據P區的空穴,但由于正極(這裡是電源正極)的吸引,這些電子可以跳到P區中的臨近空穴,并在外部電路中流動,這稱之為二極管的正向偏置。

二極管原理動畫講解(生動有趣的二極管工作原理)10

二極管原理動畫講解(生動有趣的二極管工作原理)11

所以簡單的說二極管的作用就像一個電流的單向閥

二極管原理動畫講解(生動有趣的二極管工作原理)12

現在讓我們來改變輸入電壓并研究二極管的變化,在反向偏置時,如前面所說可以觀察到微弱的電流,

二極管原理動畫講解(生動有趣的二極管工作原理)13

在正向偏置不到0.7V時,可以觀察到微量的電流,但穿過勢壘後,電流立即急劇增加,但是即使電壓很高,二極管兩端的電壓也不會超過0.7V太多,這是由于N極正向偏置狀态時,二極管對電流的阻礙非常小

二極管原理動畫講解(生動有趣的二極管工作原理)14

在反向偏置時,施加非常高的電壓會擊穿普通的二極管,并産生大電流

二極管原理動畫講解(生動有趣的二極管工作原理)15

二極管的單向電流特性使它得到了一些應用,例如整流橋,在正半周,該電路将如圖所示導通,另外兩個二極管處于反應偏置狀态。

二極管原理動畫講解(生動有趣的二極管工作原理)16

在負半周,情況與正半周情況正好相反

二極管原理動畫講解(生動有趣的二極管工作原理)17

因此無論在正半周輸入,還是負半周輸入,都将得到同一方向的電流

二極管原理動畫講解(生動有趣的二極管工作原理)18

通過使用濾波器電容和穩壓器可以使得輸出更加平滑

二極管原理動畫講解(生動有趣的二極管工作原理)19

以上就是對二極管原理特性的具體描述與解釋,生動有趣。

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