二極管的工作原理、二極管的應(yīng)用，相信大家一定不會(huì)陌生了。不知道大家是否對二極管為什么會(huì)發(fā)光有了所解呢？以下，小編將與大家分享二極管的工作原理、二極管的應(yīng)用的相關(guān)方面知識(shí)。

二極管的工作原理 二極管的應(yīng)用

晶體二極管為一個(gè)由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體形成的p-n結(jié)，在其界面處兩側(cè)形成空間電荷層，并建有自建電場。

當(dāng)不存在外加電壓時(shí)，由于p-n 結(jié)兩邊載流子濃度差引起的擴(kuò)散電流和自建電場引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)。

當(dāng)外界有正向電壓偏置時(shí)，外界電場和自建電場的互相抑消作用使載流子的擴(kuò)散電流增加引起了正向電流。

當(dāng)外界有反向電壓偏置時(shí)，外界電場和自建電場進(jìn)一步加強(qiáng)，形成在一定反向電壓范圍內(nèi)與反向偏置電壓值無關(guān)的反向飽和電流I0。

當(dāng)外加的反向電壓高到一定程度時(shí)，p-n結(jié)空間電荷層中的電場強(qiáng)度達(dá)到臨界值產(chǎn)生載流子的倍增過程，產(chǎn)生大量電子空穴對，產(chǎn)生了數(shù)值很大的反向擊穿電流，稱為二極管的擊穿現(xiàn)象。

二極管的應(yīng)用

什么是二極管

二極管是半導(dǎo)體設(shè)備中的一種最常見的器件,大多數(shù)半導(dǎo)體最是由攙雜半導(dǎo)體材料制成(原子和其它物質(zhì))發(fā)光二極管導(dǎo)體材料通常都是鋁砷化稼,在純鋁砷化稼中,所有的原子都完美的與它們的鄰居結(jié)合,沒有留下自由電子連接電流。  

在攙雜物質(zhì)中，額外的原子改變電平衡，不是增加自由電子就是創(chuàng)造電子可以通過的空穴。這兩樣額外的條件都使得材料更具傳導(dǎo)性。
  
帶額外電子的半導(dǎo)體叫做N型半導(dǎo)體，由于它帶有額外負(fù)電粒子，所以在N型半導(dǎo)體材料中，自由電子是從負(fù)電區(qū)域向正電區(qū)域流動(dòng)。
 
帶額外“電子空穴”的半導(dǎo)體叫做P型半導(dǎo)體，由于帶有正電粒子。

電子可以從另一個(gè)電子空穴跳向另一個(gè)電子空穴，從從負(fù)電區(qū)域向正電區(qū)域流動(dòng)。

因此，電子空穴本身就顯示出是從正電區(qū)域流向負(fù)電區(qū)域。二極管是由N型半導(dǎo)體物質(zhì)與P型半導(dǎo)體物質(zhì)結(jié)合，每端都帶電子。

這樣排列使電流只能從一個(gè)方向流動(dòng)。當(dāng)沒有電壓通過二極管時(shí)，電子就沿著過渡層之間的匯合處從N型半導(dǎo)體流向P型半導(dǎo)體，從而形成一個(gè)損耗區(qū)。

在損耗區(qū)中，半導(dǎo)體物質(zhì)會(huì)回復(fù)到它原來的絕緣狀態(tài)--所有的這些“電子空穴”都會(huì)被填滿，所有就沒有自由電子或電子真空區(qū)和電流不能流動(dòng)。

為了除掉損耗區(qū)就必須使N型向P型移動(dòng)和空穴應(yīng)反向移動(dòng)。為了達(dá)到目的，連接二極管N型一方到電流的負(fù)極和P型就連接到電流的正極。


這時(shí)在N型物質(zhì)的自由電子會(huì)被負(fù)極電子排斥和吸引到正極電子。

在P型物質(zhì)中的電子空穴就移向另一方向。當(dāng)電壓在電子之間足夠高的時(shí)候，在損耗區(qū)的電子將會(huì)在它的電子空穴中和再次開始自由移動(dòng)。

損耗區(qū)消失，電流流通過二極管。

二極管的工作原理 二極管的應(yīng)用
 

如果嘗試使電流向其它方向流動(dòng)，P型端就邊接到電流負(fù)極和N型連接到正極，這時(shí)電流將不會(huì)流動(dòng)。N型物質(zhì)
的負(fù)極電子被吸引到正極電子。P型物質(zhì)的正極電子空穴被吸引到負(fù)極電子。因?yàn)殡娮涌昭ê碗娮佣枷蝈e(cuò)誤的
方向移動(dòng)所以就沒有電流流通過匯合處，損耗區(qū)增加。


 

為什么二極管會(huì)發(fā)光

 
光是能量的一種形式，一種可以被原子釋放出來。
是由許多有能量和動(dòng)力但沒質(zhì)量的微小粒子似的小捆組成的。這些粒子被叫做光子，是光的最基本單位。光子
是因?yàn)殡娮右苿?dòng)才釋放出來。   
 
在原子中，電子在原子的四周圍以軌道形式移動(dòng)。電子在不同的軌函數(shù)有著不同等的能量。 通常來說，有著更
大能量的電子以軌道移動(dòng)遠(yuǎn)離了核子。

 
當(dāng)電子從一個(gè)更低的軌道跳到一個(gè)更高的軌道，能量水平就增高，
反過來，當(dāng)從更高軌函數(shù)跌落到更低的軌函數(shù)里時(shí)電子就會(huì)釋放能量。 
能量是以光子量式釋放出來的。更高能量下降釋放更高能量的光子，它的特點(diǎn)在于它的高頻率。
 
自由電子從P型層通過二極管落入空的電子空穴。這包含從傳導(dǎo)帶跌落到一個(gè)更低的軌函數(shù)，所以電子就是以光
子形式釋放能量。

 
這在任何二極管里都會(huì)發(fā)生的，當(dāng)二極管是由某種物質(zhì)組成的時(shí)候，你只是可以看見光子。 在標(biāo)準(zhǔn)硅二極管的
原子，比如說，當(dāng)電子跌落到相對短距離原子是以這樣的方式排列。結(jié)果，由于電子頻率這么低的情況下人的眼
睛是無法看得到的。可見光發(fā)光二極管，比如用在數(shù)字顯示式時(shí)鐘的，間隙的大小決定了光子的頻率，換句話說
就是決定了光的色彩。


 
 

二極管的工作原理
 
當(dāng)所有二極管都發(fā)出光時(shí)，大多數(shù)都不是很有效的。在普通二極管里，半導(dǎo)體材料本身吸引大量的光能而結(jié)束。
發(fā)光二極管是由一個(gè)塑性燈泡覆蓋集中燈光在一個(gè)特定方向。
發(fā)光二極管比傳統(tǒng)的白熾燈有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。第一個(gè)是發(fā)光二極管沒有燈絲會(huì)燒壞，所以壽命就更長。此外，發(fā)光二
極管的小小塑性燈泡使得發(fā)光二極管更持久耐用。還可以更加容易適合現(xiàn)在的電子電路。傳統(tǒng)白熾燈的發(fā)光過程
包含了產(chǎn)生大量熱量。這是完全是浪費(fèi)能源。除非你把燈當(dāng)做發(fā)熱器用，因?yàn)榻^大部分有效電流并不是直接產(chǎn)生
可見光的。

發(fā)光二極管所發(fā)出的熱非常少，相對來說，越多電能直接發(fā)光就是越大程度上減少對電能的需求。直到現(xiàn)在，因
為是用先進(jìn)半導(dǎo)體材料制造所以發(fā)光二極管在大多數(shù)照明應(yīng)用上還過于昂貴。
 
半導(dǎo)體器件的價(jià)格在過去10年里大幅度地降低，然而，使得發(fā)光二極管在更廣的應(yīng)用下的一個(gè)更劃算照明
選擇，在不遠(yuǎn)的將來，發(fā)光二極管將會(huì)在世界技術(shù)上扮演更加大的角色。