二极管

一种二极管是通过放置一层形成的双端子装置p型半导体旁边n型半导体。它形成一个P-N结。连接两者的接口是由金属组成的。因此，它被称为冶金连接点。

二极管是电子器件和电路的控制元件。

整流器、放大器、线性和数字集成电路、开关电路等都借助二极管进行控制。

pn结

p型半导体具有移动孔和固定的负受体离子。相反，n型材料具有可移动的电子和固定的正离子。空穴和电子分别均匀分布在p型和n型材料中。当P-N结形成时，来自n型材料的电子倾向于扩散到p型材料中。同样，p型材料中的孔洞也会向n型材料中扩散。

扩散电流

扩散是由于密度梯度。N型材料的电子密度较高，p型较低。因此，它从n型扩散到整个交界处的p型。p型材料中的孔的密度大于n型材料。因此，它们将从P型材料扩散到整个交界处的N型材料。

由于这种运动，一些电子和空穴在结处结合。这一过程称为扩散，由于扩散而产生的电流称为扩散电流。

由于扩散而产生的电流是有限的。在特定的时间，扩散电流停止。这是因为在特定的时间之后电子停止向p型材料扩散孔洞也停止向n型材料扩散。

我将在本文后面解释这一现象背后的原因。当电子和空穴扩散时，它们在结处结合，由于结处的移动载流子被耗尽。

耗尽层

称为移动电荷载流子耗尽的区域耗尽层。耗尽层的宽度为10⁶m.因此，在p型材料上产生负电势，在n型材料上产生正电势。现在，当电子试图扩散到p型材料时，它们会感受到负电位在p型材料上产生的排斥。

当孔试图扩散成N型材料时，它们将被排斥在+ ve潜力上，在n型材料上产生。因此，在特定时间之后，由于屏障电位，不再延伸电子和孔。因此，电荷载波的初始扩散在结处产生屏障潜力。在锗的情况下，屏障潜力的值为0.3V，在硅的情况下，它为0.7V。

影响屏障潜力的因素

潜在障碍受各种因素的影响，例如掺杂密度，电荷和温度。掺杂密度和电荷取决于材料的类型。因此，它是针对特定结的固定。但温度变化导致屏障潜力的变化。

结温度是二极管内部结的温度，二极管外部温度是环境温度。当二极管导电结温增加时，它高于环境温度。通过电子和孔的重组来消散热量。

随着结温的升高，更多的电子和空穴结合，耗尽层的宽度减小。当耗尽层宽度减小时，势垒也随之减小。因此，随着结温的升高，势垒电位的大小减小。

二极管偏见

当外部电压源施加到P-N结二极管时，它被调用二极管偏见。

P-n结二极管是在正向偏置时进行的装置，并且当它反向偏置时不进行。但这只有在理想二极管的情况下也是可能的。在前向偏置时，实用的二极管不会立即进行，并且当它反向偏置时，不要立即停止进行;它产生漏电流。让我们详细讨论这两种类型的偏见。

正向偏置

当外部电压的+ VE端子连接到p型半导体时，电池的负端子连接到n型半导体时，它被称为正向偏置。借助下面提到的这些点可以理解二极管的正向偏置的电流流程的机制： -

(i)当电池源的正极连接到二极管的p型部分时，p型半导体中的孔与电池的+ve端相排斥。当这些孔被+ve端子排斥时，它们倾向于向结移动。

(ii) n型半导体中的电子被吸引到电池的正极，并且它们也倾向于向结移动。因此，向结移动的电子和空穴在结处重新结合。

（iii）当该电子空穴重组发生结升温度时。由于结温增加，更多的电子和孔重组，因此耗尽层的宽度降低。

(iv)耗尽层的减少导致势垒的减少。这样，正向电流就开始在P-N结二极管中流动。这种电流是由于大多数载流子的运动而产生的。该value of barrier potential in case of Germanium (0.3V) and Silicon (0.7V) is too small.

反向偏见

当电池的-ve端连接到p型半导体，电池的+ve端连接到n型材料时，称为二极管反向偏置。反向二极管偏置的机理可以理解的帮助这些点以下提到:-

(i)当电池的负极连接到p型半导体时，p型半导体中的孔将被吸引到电池的-ve端。另一方面，n型材料中的电子会被吸引到电池的正极。

（ii）通过这种方式，P型和N型材料中的多数电荷载体将远离交界处。由于耗尽层的宽度开始增加的结果。

（iii）随着耗尽区宽度的增加，屏障潜力也开始增加。因此，二极管的反向偏置增加了阻挡电位。

结将提供更高的电阻，二极管将不导电。反向二极管中只有很少的漏电流流过。

漏电流或反向饱和电流

二极管不在反向偏置中进行，但是少量漏电流在反向偏置中流动。这是因为少数股票载体。当耗尽层开始增加多数电荷载体时，载流子不能越过结。

相反，少数竞争载体I.E.E.P型和N型流动的孔中的电子在接合点交界处。由于该少数电压载体导致的电流称为漏电流。但漏电流不依赖于反向电压。

但是漏电流并不依赖于反向电压。相反，反向电流取决于温度。随着温度的升高，更多的共价键断裂，产生更多的少数载流子，从而导致反向饱和电流增大。

理想的二极管

二极管在正向偏置时立即开始导电，在反向偏置时立即停止导电。理想二极管在正向偏压时起着导体的作用。相反，当反向偏压时，它起着绝缘体的作用。实际上，这是不可能的。

实用二极管

实际上，二极管不会立即开始导电。当它穿过势垒时开始导电。反向偏压时，它不会变成绝缘体。

膝盖电压：正向电压，当通过结的电流快速增加，所谓的膝膝部电压或切割电压。在锗的情况下，膝关节电压的值为0.3V，并且在硅的情况下，它为0.7V，其太低。

少量正向电压就足以消除势垒的影响。因此，随着势垒的减小，电流路径上的电阻减小，正向电流开始在电路中流动。

实际上，当二极管反转时，偏置电位屏障增加，由于哪个结电阻增加。由于多数抵押载流子，没有可能的可能性。由于少数竞争载体，少量电流流动。它被称为泄漏电流。

漏电流随反向电压的增大而增大，但一段时间后变恒定。因此，任何反向电压的进一步增加都不会增加漏电流。因此，它也被称为反向饱和电流。

反向饱和电流的值取决于温度。该反向电流（i_0.)大约每10个得到双倍^0.C在锗的情况下升温，每8个^0.C在硅的情况下升温。