二极管工作原理
PN结的形成与二极管特性
二极管的核心，我们不得不谈及PN结的形成。这是由P型半导体与N型半导体结合形成的神奇结构。在这结合界面，一场载流子的扩散舞蹈上演。
一、PN结的形成
想象一下P型半导体和N型半导体的相遇。P区拥有多数空穴载流子，而N区则是电子的天下。当这两者结合，由于载流子浓度的差异，扩散作用开始了：P区的空穴开始向N区扩散，就像被吸引过去一样；N区的电子也向P区流动。在这个过程中，形成了一个由正负离子构成的空间电荷层，我们称之为“耗尽区”。这个区域产生了内部电场，阻止了进一步的扩散，达到了电平衡状态。
二、正向偏置导通
当外部的正向电压加在PN结上时，外部电场与内部电场方向相反。这个外部力量削弱了耗尽区的电场强度，使得载流子的扩散作用得以增强。这时，形成了由多数载流子主导的正向电流。但要导通，必须克服内部电场的势垒，这个势垒对于硅管来说是大约0.6V，对于锗管则是大约0.2V。一旦导通，二极管两端的压降会相对稳定，硅管约为0.7V，锗管约为0.3V。
三、反向偏置截止
当外部电压反向施加在PN结上时，外部电场与内部电场同向，这会使得耗尽区扩大，电场增强。仅有少量的载流子（在P区的电子和在N区的空穴）参与导电，形成了微小的反向饱和电流。这种电流与电压的大小无关。但如果反向电压超过了某个临界值，可能会发生两种击穿：一种是齐纳击穿，高掺杂浓度的半导体在强电场下直接破坏共价键，产生大量载流子；另一种是雪崩击穿，低掺杂浓度下，载流子在强电场下被加速，与晶格碰撞产生连锁倍增效应。
四、核心特性简述
二极管的本质特性表现在它的单向导电性上：正向电压下导通，反向电压下截止。这种特性表现出二极管的非线性伏安特性。为了保护二极管不被击穿而损坏PN结，我们需要避免二极管承受过大的反向电压。
二极管的功能源于PN结的动平衡特性：在正向偏置时导通，允许电流的流动；在反向偏置时截止，阻止电流的流动。而在极端反向电压下可能发生的击穿现象，则需要我们在实际应用中结合具体场景进行分析和处理。