貼片二極管是簡單的一種半導體設備

貼片二極管是簡單的一種半導體設備

发光二极管通常称为LED，它们虽然名不见经传，却是电子世界中的英雄。它们能完成数十种不同的工作，并且在设备中能找到它们的身影。 它们用途广泛，例如它们可以组成电子钟表表盘上的数字，从遥控器传输信息，为手表表盘照明并在设备开启时向您发出提示。 如果将它们集结在一起，可以组成大电视屏幕上的图像，或是用于点亮交通信号灯。

本質上，LED只是一種易于裝配到電子電路中的微型燈泡。但它們並不像普通的白熾燈，它們並不含有可燒盡的燈絲，也不會變得燙。它們能夠發光，半導體材料內的電子運動的結果，並且它們的壽命同普通的晶體管一樣長。

貼片二極管是簡單的一種半導體設備。广义的半导体是指那些具有可变导电能力的材料。大多数半导体是由不良导体掺入杂质（另一种材料的原子）而形成的，而掺入杂质的过程称为掺杂。

就LED而言，典型的导体材料为砷化铝镓 (AlGaAs)。 在纯净的砷化铝镓中，每个原子与相邻的原子联结完好，没有多余的自由电子（带负电荷的粒子）来传导电流。而材料经掺杂后，掺入的原子打破了原有平衡，材料内或是产生了自由电子，或是产生了可供电子移动的空穴。无论是自由电子数目的增多还是空穴数目的增多，都会增强材料的导电性。

具有多余電子的半導體稱爲N型材料，因其含有多余的帶負電荷的粒子。在N型材料中，自由電子能夠從帶負電荷的區域移往帶正電荷的區域。

有多余空穴的半導體稱爲P型材料，因爲它在導電效果上相當于含有帶正電荷的粒子。電子可以在空穴間轉移，從帶負電荷的區域移往帶正電荷的區域。因此，空穴本身就像是從帶正電荷的區域移往帶負電荷的區域。

一個貼片二極管由一段P型材料同一段N型材料相連而成，且兩端連有電極。這種結構只能沿一個方向傳導電流。當二極管兩端不加電壓時，N型材料中的電子會沿著層間的PN結(junction)運動，去填充P型材料中的空穴，並形成一個耗盡區。在耗盡區內，半導體材料回到它原來的絕緣態——空穴都被填充，因而耗盡區內既沒有自由電子，也沒有供電子移動的空間，電荷則不能流動。

为了使耗尽区消失，须使电子从N型区域移往P型区域，同时空穴沿相反的方向移动。为此，您可以将贴片二极管N型的一端与电路的负极相连，同时P型的那一端与正极相连。N 型材料中的自由电子被负极排斥，又被正极吸引；而P型材料中的空穴会沿反方向移动。如果两电极之间的电压够高，耗尽区内的电子会被推出空穴，从而再次获得自由移动的能力。此时耗尽区消失，电荷可以通过二极管。

如果您試圖讓電流沿反方向流動，將P型端連接到電路負極、N型端連接到正極的話，電流將不會流動。N型材料中帶負電的電子會被吸引到正極上；P型材料中帶正電的空穴則會被吸引到負極上。由于空穴與電子各自沿著錯誤的方向運動，PN結將不會有電流通過，耗盡區也會擴大。

當電路的正極連接到N型層、負極連接到P型層時，自由電子會聚集在貼片二極管的一端，同時空穴會聚集在另一端。耗盡區會擴大。


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