原来这才是二极管为何只能是单向导电的真正原因！

二极管是最常见的电子元件之一。虽然它很小，但它很有用。二极管具有正向导通和反向截止的特点。为什么二极管只能是单向导电？原因是什么？

在二极管的正端(正极)加正电压，负端(负极)加负电压，二极管导通，有电流流过二极管。在二极管的正端(正极)加负电压，在负端(负极)加正电压，在二极管的截止日期，没有电流流过二极管。这就是所谓二极管的单向导通特性。以下是二极管单向导通的原因。

为什么二极管只能单向导电？

二极管是由的PN结构，即P型半导体和N因此，型半导体PN结的特性导致二极管的单向导电特性。PN如下图所示：

在P型和N由于型半导体的交界面附近，N该区域的自由电子浓度较大，因此带负电荷的自由电子将由N电子浓度低的区域P区域扩散和扩散的结果使PN结中靠P区一侧带负电，靠N区一侧带正电，形成由N区指向P区的电场。diangon.com即PN结内电场。内电场将阻碍大多数载流子的继续扩散，也称为阻档层。

PN为什么能单向导电？

二极管的单向导电特性应用广泛。电子如此听话的原因是什么？它的微观机制是什么？以下是一个简单的图像介绍：

假设有一块P型半导体(以黄色为代表空穴)和一块N型半导体(用绿色代表电子)在自然状态下是电中性的，即不带电。如图1所示。

图1. P型和N型半导体

把它们结合在一起形成PN结。边界处N半导体电子自然会跑掉P类型区域填补空穴，留下失去电子和显示正电的原子。P类型区域边界的原子显示负电，因此在边界上形成一个空间电荷区。为什么它被称为空间电荷区？因为这些电荷是由微空间中无法移动的原子组成的。

空间电荷区形成内部电场，电场方向由N到P，这个电场阻止后面的电子继续填补空穴，因为此时P类型区域的负空间电荷排除在电子之外。电子和空穴的结合会越来越慢，最终达到平衡，相当于负流子耗尽，所以空间电荷区也被称为耗尽层。PN由于空间电荷正负相互抵消，整体结也呈电中性。如图2所示。

图2. PN形成内部电场

加上正电压，电场的方向从正到负。与内部电场相反，内部电场被削弱，因此二极管容易导通。绿色箭头表示电子流向，与电流定义方向相反。如图3所示。

图3. 正向导通状态

再加上反向电压，电场方向与内部电场相同，增强了内部电场，因此二极管不易引导。如图4所示。当然，没有引导也不是绝对的，通常会有很小的泄漏电流。如果反向电压继续增加，可能会导致二极管突破和急剧泄漏。

图4. 反向不导通状态

图5为二极管电流电压曲线供参考。

图5.二极管电流电压曲线

图6显示了为什么不同方向的二极管可以导通，不能导通，便于理解。

图6. 不同方向导通效果不同

生活中有很多单向导通的例子。例如，地铁入口处的单向门也相当于二极管的效果：正向导通，反向导通。如果你坚持反向通过，你可能会因为反向击穿太大而破坏门。