二极管基本原理

整流二极管是一种两极元件，一般作为交流变直流的整流器件。它有不对称的电压电 流曲线，见图 2.2.2。 现在电力网络整流使用的半导体二极管绝大部分是用单晶硅制造。整流二极管可分为 PN结二极管和肖特基二极管。通过掺杂可在半导体形成 n型半导体和 p型半导体，它 们的结合部就形成 pn结。pn结具有单向导通性，这时的二极管就是 PN结二极管。由 金属和半导体形成结而具有单向导电性的二极管是肖特基二极管。 PN结二极管 一个 PN结二极管是由拥有很多自由空穴载子的高掺杂 p型半导体（p+层），同拥有很 多自由电子的高掺杂 n型半导体（n+层）及低掺杂 n型半导体（n-层）（也可是本征半 导体层 i）组成的，其宽度wp和掺杂度决定了最大截止电压。在 PN结两边因为电子和 空穴的再结合而形成不带电的离子，这样就会在 PN结附近形成一个很薄的层，就是隔 离层，在其中没有自由移动的带电离子。这些离子会在 p- 和 n-半导体之间在没有任何 外加电压时就形成一个电位差。我们称这个区间为空间电荷区。
当在 p-硅半导体接负电压和在 n-硅半导体上接正电压时，在 n-硅半导体中自由电子就 会被吸到负极，而 p-硅半导体中空穴载子流到正极。空间电荷区就会被加宽，pn结的 电场被增强。二极管被反向连接，这时几乎没有电流流过二极管。
当二极管被反向连接时二极管会有一个很小的反向截止电流。它是因为在空间电荷区 的带电离子，通过温度和辐射得到能量，挣脱了空间电荷区，流到两极而形成的电 流。
当在 p-硅半导体接正电压和在 n-硅半导体上接负电压时，在 n-硅半导体中自由电子就 会被压到空间电荷区，而 p-硅半导体的空穴载子同样被压到空间电荷区。空间电荷区 就会压缩最后消失。外接的电流源会不断提供带电离子，这时就有电流流过二极管。 二极管在导通时被正向连接。（见图 2.2.2）
肖特基二极管
在肖特基二极管中，金属半导体结合层接替 PN结二极管中 PN结的作用。二者的重要 区别就是 PN结二极管中的导电离子是带负电的自由电子和带正电的空穴载子，我们称 之为双极器件。在肖特基二极管中只有带负电的自由电子，我们称之为单极器件。这 种区别会对他们在动态特性带来很大不同。（见第 2.2.1.4章节 和第 2.3.1.1章节）