二極體是什麼?有什麼產業應用

作者:Hightech   |   2018 / 11 / 20

文章來源:知識力   |   圖片來源:Koko


基本上只要在半導體內將 P 型與 N 型做成「接面(Junction)」就可以稱為「二極體(Diode)」,二極體(Diode)一般使用矽晶圓製作,由於矽晶圓很容易以「摻雜技術」形成 P 型與 N 型,因此成本較低而且製程穩定,是電子工業常見的一種半導體元件。

二極體的構造與原理

二極體的構造如<圖一(a)>所示,基本上只要在半導體內將 P 型與 N 型做成「接面(Junction)」就可以稱為「二極體(Diode)」,所謂的「二極」指的就是 P 型與 N 型兩種極性不同的半導體。P 型多電洞帶正電,N 型多電子帶負電,由於同性相斥,異性相吸的原理,P 型半導體內的電洞會流入 N 型,填補其內的電子;N 型半導體內的電子會流入 P 型,填補其內的電洞,如<圖一(b)>所示,造成接面形成「空乏區(Depletion region)」,空乏區內沒有電洞與電子。

➤順向偏壓(Forward bias):當我們將 P 型接到電池的正極,則有電洞流入補充 P 型區的電洞,使中央的空乏區變小,如<圖一(c)>所示,此時電洞可以導通。
➤逆向偏壓(Reverse bias):當我們將 P 型接到電池的負極,則有電子流入中和 P 型區的電洞,使中央的空乏區變大,如<圖一(d)>所示,此時電子無法導通。

利用上述原理讓正負交換的交流電,由左邊的 P 型流入,當流入的是電洞(帶正電)則可以導通,當流入的是電子(帶負電)則無法導通,結果右邊的 N 型得到的都是電洞(帶正電),如<圖一(e)>所示,這就是二極體整流電路的基本原理,可以將交流電(AC)轉換成直流電(DC)。

圖一、二極體的構造與原理

二極體的應用

二極體的應用都是利用順向偏壓可以導通與逆向偏壓無法導通的原理,包括接面二極體(Junction diode)、蕭特基二極體(Schottky diode)、穩壓二極體(Reference diode)、齊納二極體(Zener diode)、恆流二極體(CRD:Current Regulative Diode)、定電流二極體(Constant current diode)、變容二極體(Variable capacitance diode);此外,有許多光電元件其實也是利用 P 型與 N 型接面製作而成的,例如:發光二極體(LED:Light Emitting Diode)、雷射二極體(LD:Laser Diode)、光偵測器(PD:Photo Diode)等。

知識力》授權轉載

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