0、小敘閑言

前面已經寫了兩篇介紹放大器應用和MOSFET作驅動的文章。但是對它們的工作原理并沒有進一步研究一下，今天寫下這篇文章，主要是介紹二極管的工作原理，為后面的三極管和MOSFET工作原理的理解打下基礎，然后，應該能理解放大器的工作原理，最后也就也能解決上兩篇文章提出的問題了。

1、PN結形成

P（Positive）型和N（Negative）型可根據它們的載流子（載流子說得比較學術，其實就是導體里面能流動的帶電粒子，為電子或者是空穴，空穴可以看作是帶正電的電子）來區分。對半導體材料（一般應該是硅Si）參入不同的雜質，就可以形成P型半導體和N型半導體。P型半導體里面能夠流動的粒子是空穴，N型半導體里面能夠流動的粒子是電子。它們的結構如下圖1所示，對于它們倆如何參雜以形成不同的半導體，我們可沒必要再研究下去，除非你是專門搞半導體材料的。P型半導體中的大紅圓是負離子，由于材料的性質，它是不可移動的，而其中的小綠圓（空穴），是可移動的，這一點很重要，請務必記住；同理N型半導體，它里面的大綠圓（正離子）不可自由移動，而小紅圓（電子）可自由移動。

圖1 P型和N型半導體結構

簡單了解了P型半導體和N型半導體之后，我們常說的PN結是如何形成的呢，且看下方圖2動圖。當P型半導體和N型半導體接合在一起的時候，由于P型半導體中空穴濃度高，而N型半導體中電子濃度高，因此會形成一個擴散運動，P型半導體中空穴會向它濃度低的地方擴散，從而擴散到N型區，N型半導體的電子也會向它濃度低的地方擴散，從而擴散到P型區。這樣一來，P型區剩下不能自由移動的負離子，而N型區剩下不能自由移動的正離子，一正一負，在PN結內部形成了一個從左往右的內電場，基本上這個內電場就體現PN結的工作特性。另外有一點要說明的是，PN結只是局部帶電，即P型區呈負電，而N型區呈負電，但是它們倆一中和，整體上是呈中性的。

圖2 PN結形成過程

2、PN結接正向電壓

當PN結接正向電壓時，即P型區接電源的正極，N型區接電源的負極。這時外加電源形成的電場就會與內電場方向相反，而當外電場的強度超過內電場的時候，PN結就導通了，這時電子就可以從PN結通過。如下圖3動圖所示，電路中，在導線上流動的是負電子，下圖中為了方便起方，用的空穴表示，不會影響分析過程。在外部電場完全抵消內部電場之后，空穴就可以暢通無阻地通過PN結了。

圖3 PN結接正向電壓工作過程

3、PN結接反向電壓

當PN結接反向電壓時，P型區的空穴會被電子抵消掉，而N型區電子會流動到電源的正極，這樣一來，會有助于內電場強度增強，更不利于電子通過PN結。內電場不停地增強，會超過外部電源形成的電場強度，超過之后，電子就不能夠通過PN結了。在外部看來，就是反向電阻無窮大了。

圖4 PN結接反向電壓

心得總結

PN結的工作原理比較簡單，但是為了做幾個動圖，花了不少時間。以前的圖都是用VISIO畫的。因為好久沒用PPT了，就用PPT畫了文中所有的圖，發現PPT作圖也很方便，而且漂亮，做動畫的功能也非常強大。

知識能力有限，如果圖中有什么錯誤，還請各位同學批評指正，如果有更好的見解，也請大牛們不吝賜教。