半导体二极管是如何做到单向导电的？How does a semiconductor conduct electricity in one direction?

这是一个硅原子
它的最外层有四个电子
纯净的硅晶体是不导电的
因为最外层形成了8个电子
这时候人们想到了磷原子
磷原子最外层有五个电子
人们把磷原子掺入纯净的硅原子中
这样磷原子最外层就多出了一个自由电子
我们把这个自由电子叫多子
这样掺杂出来的就是N型半导体
N取自于Negative的首字母
代表的意思是负的
因为N型半导体最外层的自由电子带负电
但N型半导体不具备半导体的性质
比方说，当施加向右的电场时
电子向左运动
当施加向左的电场时
电子向右运动
它是随波逐流的
而半导体是具有单向导电性的
为了能让硅单向导电
人们又发明了P型半导体
这次对硅晶体掺杂的是硼原子
硼原子最外层有3个电子
还是延用原来的老套路
这次我们把硼原子掺杂进硅晶体中
可以看出
硼原子最外层不够8个电子
缺少电子的这个空位叫做空穴
这就是P型半导体
P取自于Positive的首字母
N型半导体中有多余的是自由电子
P型半导体有多余的空穴
然后我们让两种半导体接触
看看会发生什么
接触之后，N区中的多子会漂移进P区中的空穴
最重要的是多子的移动方向
它只能由N区移到P区，而不能反向流动
这时候就展示出了半导体的单向导电性
这就是电子学中常说的PN结
注意：PN结是自然形成的，不需要加电
N型半导体中，磷原子失去了电子，所以带正电
P型半导体中，硼原子得到了电子，所以带负电
这就在PN结之间形成了内建电场
内建电场阻碍自由电子向P区扩散
如果我们想让电子持续不断的移向P区
就必须给它外加电压，让它突破内建电场的力
外加电压的方向是P区加正电、N区加负电
只有当外加电压大于内建电场时
电子才会源源不断的流向P区
为了便于大家理解
我们只用一个电子演示
如果我们给它施加反向电压，它是不导电的
因为这相当于增加了内建电场
这就是半导体导电的原理
看到这里，大家可能有一个疑问
为什么电流是正向流动
而电子和它反向呢
这里是不是弄错了
不是的，这其实是是一个历史遗留问题
最开始定义电流的时候就和电子是反向的
所以就一直延用到了现在
接下来，我们给两种半导体加一个美丽的外壳
然后再从N区滑一条白道道儿，表示负极
最后一道工序，给它加上两个引脚
新鲜的二极管就这样出炉了

[@yujunqin1087]

我刚转行入半导体。看了你全部的视频，第一次所有视频都按了赞！非常好的入门资料，希望你多做一点，不要放弃。加油！坐等你成为百万大KZbinr！

[@liberotina8947]

课本也没解释清楚，现在理解了，非常感谢

[@ruoxilyu]

真棒，你这个是我看到过解释最简洁的

[@tworson2812]

一口气看完了，表示外行也能看的懂，感谢

[@iVideo99]

大学时要是遇到这样的老师，我也不至于硬件一窍不通。印象非常深刻，学到三极管就挂了，咋都搞不懂原理了。

[@lovelove-fc2dn]

声音真好听！这么好听的声音讲什么我都爱听

[@doctrinelaw1000]

謝謝你的詳細解說

[@fancillluio7544]

一时间看懵了，3:00 左右。 我以前理解的是， 二极管正接，在二极管达到启动电压后，在P型半导体空穴中的电子会流到正极，随后空穴被N的电子“再装填”，电源负极则继续补充N的电子，不断循环，这样二极管就导通了。 而二极管反接时，虽然N有大量的电子可以导电，但P中却不像N中有那么多游离的电子，除非电压能大到可以迫使P型半导体中出现大量游离的电子，才会导通二极管（击穿）。 总结视频的话就是， “blablabla， ...PN结形成之后，实际上N中的元素失去电子后带正电，P中的元素得到电子则带负电。因此他们中间有一个从N到P的内建电场阻止N中的电子继续流向P。 而接正电到P区后，使外部电压压过反向的内建电场，这样电子就能从N流到P了。” 到这里还没问题，但接下来说：“加上反向电压的话，是不导电的，因为（外部加电压反而）相当于增大了内建电场。” 这就有点... 加反向电压相当于增大内建电场，是，这确实使得电子更加不容易从N流到P， 但这怎么就从这得出二极管加反向电压就不导电了？ 反向电压本就是想电子从P流到N而不是N流到P啊？ 内建电场还正好支持从电子从P流向N，这不是屎壳郎遇到拉屎的--正巧了吗？ 不应该是之前说的扩散到P区空穴的电子正常没法回到N区所以才反向不导电吗？ 在我满脑子都是???的时候，接下来视频就总结道“这就是二极管单向导电的原理”。 ..让我直接懵了。

[@komodo3784]

简单易懂，非常感谢！

[@jianglong3109]

主播好美的声音，太好听了

[@steveli2681]

非常形象的演示，感谢博主！为了能让观看者思考和深度理解，建议视频最后把未提到的知识点反问下，如果能放些些参考资料放在下面就更了，就像电场对电子作用力的影响。

[@user-fs8ll3mi9d]

kzbin.info/www/bejne/o4e7iKSig9J0eJo 這影片講解二極管更清楚，有講到"耗盡層"的概念。 "愛上半導體"的影片也不錯，我也很喜歡。

[@null1505]

讲的真好

[@kangkaiqi]

谢谢！

[@user-zy9ju1yj7m]

我想釐清一個概念。傳統電流是指我們日常生活所講的電流mA, 而電子流則是電子在導體上流動的實質東西，對嗎?

[@huangqiong999]

👍

[@user-zy9ju1yj7m]

請問電場產生的力是不是就是電壓？

[@TingFengHi]

所以形成八隅體的共價鍵的力>大於質子的吸引力

[@user-yf6cd7yq5n]

歷史遺留...？ 我一直以為是有什麼特殊意義.. 那個電流跟電子反向操作常常害我腦袋打結..

[@baohdo9034]

純淨矽也會導電吧 到室溫就有機會離子化 產生自由電子不是嗎

[@user-nx1im1ck9o]

🔽2:39開始 如果我们想让电子持续不断的移向P区 就必须给它外加电压，让它突破内建电场的力 外加电压的方向是P区加正电、N区加负电 只有当外加电压大于内建电场时 电子才会源源不断的流向P区 为了便于大家理解 我们只用一个电子演示 如果我们给它施加反向电压，它是不导电的 因为这相当于增加了内建电场 这就是半导体导电的原理 🔼 請問一下 這裡有相關視頻講解 外加电压,是怎樣让它突破 内建电场嗎? PN结裡面在發生什麼事情? 為什麼P区加正电、N区加负电 就能產生 外加电压? 施加反向电压時， PN结裡面又在發生什麼事情? 導致增加了内建电场的過程是如何的呢? 有人能更細緻地解答到嗎? 先謝 🙏

[@beyondsakai]

电流是正电荷流动的方向，电子是负电荷，所以电流方向和电子流动方向相反； 另外我顺便问一下，为什么3极管图标的方向和电流方向是一致的，而MOS管又是反的呢？

[@tommymairo8964]

為什麼同樣是兩個 PN 結，用兩個獨立封裝的二極管頭對頭不能實現三極管的效果呢？

[@user-nf1wf6yt3r]

濃度問題

[@kpc8133]

加反向电压的时候，N区中的电子会被电源正极吸引流向电源正极，不正好又形成电流了吗？既然有电流就说明电路导通，那为什么二极管会反向截至呢？

[@user-up6um5fu3d]

加反向电压时，n区的电子只是被吸引到了正级附近，因为有内建电场的原因，电子无法大量通过，无法形成电流，所以无法导通

[@user-up6um5fu3d]

而且 因为电子都被吸引到电源正极附近(加反向电压的时候)，越来越多的磷原子失去电子，导致内建电场越来越大，这是你在另一个视频下问的

[@de19822002]

加反向電壓時內建電場變大了，基本上電子不能通過二極管，相當於二極管都「開路」了，自然沒有電流。

[@user-eo2zq4uf8z]

女装大佬吗