本篇目標(biāo)：
(資料圖片僅供參考)
1.理解P型摻雜和N型摻雜；
2.理解二極管的基本屬性。
首先，為了把門檻降低到小學(xué)二年級(jí)，我們先對(duì)電流建立一個(gè)很簡(jiǎn)單很直觀的認(rèn)識(shí)。例如下圖就是一個(gè)很簡(jiǎn)單的電路。圖中那個(gè)帶叉叉的圓圈一般指的是小燈泡，也就是一個(gè)抽象的用電器，具體干啥不是很重要。圖下邊那個(gè)一長(zhǎng)一短就電源，一般約定，短的一邊是負(fù)極，長(zhǎng)的一邊是正極。
電流，可以簡(jiǎn)單理解為電子的定向移動(dòng)。電子從電源負(fù)極跑出來，溜了一圈又從電源正極回去。我的這個(gè)圖的綠點(diǎn)點(diǎn)就是表示電子，箭頭就是電子運(yùn)動(dòng)的方向。現(xiàn)在這個(gè)電路中的電子在電壓的驅(qū)動(dòng)下，動(dòng)起來了，電路導(dǎo)通，燈泡亮了。OK，我手動(dòng)劃出第一個(gè)重點(diǎn)：電路導(dǎo)通，就是器件中的電子可以在電壓的驅(qū)動(dòng)下動(dòng)起來。
接下來，我們很自然地就會(huì)問，那啥情況下能電子可以動(dòng)起來，啥情況不行呢？這個(gè)我們就要去看化學(xué)元素的核外電子排布了。一般來說，如果核外電子被安排得明明白白，那就不能導(dǎo)電；如果核外電子約束比較松，可以到處溜，那就可以導(dǎo)電。這里所說的“安排得明明白白”指的就是最外層核外電子數(shù)達(dá)到8個(gè)（至于為什么是8個(gè)，為什么8個(gè)就穩(wěn)定了，這個(gè)可能要去求解薛定諤方程才能知道，咱們先不管，就當(dāng)是地球online的設(shè)定好了）。我們現(xiàn)在先看看這仨元素：
5號(hào)硼元素B、14號(hào)硅元素Si和15號(hào)磷元素P，元素的序號(hào)就是說元素平時(shí)有幾個(gè)核外電子。例如14號(hào)的硅，就是有14個(gè)核外電子，最里邊倆電子，然后8個(gè)，最外邊4個(gè)，就是中間那個(gè)示例。硼元素和磷元素同理。我們暫時(shí)只關(guān)心最外層電子，可以先這么表示：
最外層電子分別是3、4、5。誒，那這仨核外電子都不是8個(gè)，是不是都可以導(dǎo)電呢？其實(shí)并不是，電子這玩意就很神奇，當(dāng)一堆硅元素壘在一塊，就會(huì)發(fā)動(dòng)“秘技-共用電子對(duì)”，就像這樣：
硅元素外邊的4個(gè)電子，會(huì)和周圍的硅元素共用，既是你的又是我的。上圖的圓圈可以理解為硅元素的邊界，一個(gè)圓圈內(nèi)都有8個(gè)電子，誒嘿，這就穩(wěn)定了，然后壞了，這就不導(dǎo)電了。然后我們很容易想到，如果換個(gè)元素呢，比如摻點(diǎn)磷元素，就像這樣：
磷元素和最外層電子有5個(gè)，這樣就會(huì)多出一個(gè)來，就是紅色箭頭指的那個(gè)。這一個(gè)孤零零的電子就可以到處溜達(dá)的，如果沒有電壓，那就是隨便溜，電壓一加上，就可以定向移動(dòng)，電流就有了。相應(yīng)的，我們也可以摻雜硼元素，然后就變成這樣的了：
導(dǎo)電，既可以是多一個(gè)電子，也可以是少一個(gè)電子。因?yàn)檫@樣，旁邊的電子就可以溜過來補(bǔ)位，然后旁邊的旁邊可以再過來補(bǔ)位，以此類推，電子還是可以動(dòng)起來，還是可以導(dǎo)電。
剛剛說得那個(gè)，在硅中摻了磷元素，有一個(gè)負(fù)電荷可以到處跑，我們稱之為N型摻雜。相應(yīng)的，在硅中摻了硼元素，也就是有一個(gè)空穴到處跑，我們稱之為P型摻雜。現(xiàn)在分別用這樣的灰點(diǎn)和綠點(diǎn)來表示P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體，可以注意到，它們都是可以導(dǎo)電的：
最后就好玩了，如果我們把這倆拼一塊呢？這玩意叫PN結(jié)。這個(gè)PN結(jié)的P區(qū)本來就有空閑的電子到處溜，N區(qū)本來就有很多空位想要電子，誒嘿一拍即合，開溜，就會(huì)這樣：
電子忍不住偷偷溜過去一點(diǎn)之后，P區(qū)就會(huì)帶上一點(diǎn)負(fù)電荷，相應(yīng)的N區(qū)就會(huì)帶上正電荷，P區(qū)帶上負(fù)電荷，然后這倆玩意就內(nèi)建電場(chǎng)了。照理說，帶負(fù)電荷的玩意和帶正電荷的玩意搭到了一塊，電子就會(huì)從很自覺地從負(fù)電荷的P區(qū)溜到正電荷區(qū)N區(qū)，但是呢，PN這個(gè)結(jié)構(gòu)，又使得電子特別想從N區(qū)溜到P區(qū)。電子呀，它就很矛盾......
我們知道，一般的電路呢，電子會(huì)從電源負(fù)極出發(fā)，經(jīng)過用電器，跑一圈，回到電源正極。所以如果讓電源配合一下PN結(jié)呢，也就是把負(fù)極接到N區(qū)，把正極接到P區(qū)，這樣一來就順了電子的意，它也不用糾結(jié)了，就可以歡快地跑起來了，也就是有了電流，電路導(dǎo)通了。
同理，如果我們逆著電子的意接電路，反過來，把負(fù)極接到P區(qū)，把正極接到N區(qū)。也就是說，原本電子想要從N區(qū)溜到P區(qū)，但是電源卻想要讓電子反著溜，電子就很難受（bushi）。于是，電路就無法導(dǎo)通了。
至此，我們成功建構(gòu)了一個(gè)好玩的東西，可以單向?qū)ǖ脑骷簿褪嵌O管。
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