ZHDA026 January 2026 BZX84C15V
2.1 运行
在正常运行时，PN 二极管的工作方式类似于方向开关。PN 二极管允许电流沿一个方向（p 至 n）流动，阻止电流沿相反方向（n 至 p）流动。图 2-1(i) 显示了晶圆制造步骤中形成的冶金结，在 n 区域中具有大量电子（蓝色），而在 p 区域中具有大量空穴（红色）。如图所示，这种浓度梯度会触发电子和空穴从高浓度区域向低浓度区域的扩散，导致在平衡条件下（无外部施加偏压），冶金结 (ii) 附近出现所谓的“耗尽区”。顾名思义，耗尽区会耗尽 p 区域和 n 区域中的大多数载流子，并产生与扩散电流相反的电场。这会在电流中形成一个“屏障”。
图 2-1(iii) 展示了在正向偏置（与 n 区域相比 p 区域处于正偏置）下，耗尽区如何缩小（或屏障如何减小），从而允许随着偏置的增加而产生更大的扩散电流。由于底层的物理机制，电流会随着施加的正向偏置而呈指数级增加，并且二极管处于“导通”状态。在反向偏置下，耗尽宽度变宽，导致扩散电流受到抑制，但由于少数载流子而使漂移电流增加，如 图 2-1(iv) 所示。但是，与低于击穿电压的偏置正向电流相比，该电流非常小，并且二极管处于“关断”状态。
图 2-1 PN 结二极管在平衡状态下以及正向或反向偏置运行状态下的载流子动态特性