二極體與整流

順向偏壓

順向偏壓是指把 PN 接面接成「容易導通」的方向,讓電流得以流動。你把電源的正端接到 P 側(陽極),負端接到 N 側(陰極)。只要電壓夠大,二極體就會「醒來」並導通,像打開閥門讓水奔流而過。

用淺白的步驟說明其機制:外加電壓把 P 側的電洞與 N 側的電子推向接面。它們不斷湧入,使空乏區變薄、內建障壁降低。一旦在矽中超過約 0.6 到 0.7 伏特,障壁就低到載子能大量越過並複合,於是只要再多一點點電壓,電流就大幅增加。低於此值,只有極小的電流滲過。

在實際電路中,你幾乎從不直接設定二極體的電壓——而是用別的東西(電阻、電源、電晶體)設定電流,讓二極體自行落在該電流所需的順向電壓上,通常接近 0.7 伏特。這就是為什麼順向偏壓下的二極體,表現得像串在電路中、約為固定 0.7 伏特的壓降,而不像電阻。

把一顆矽二極體與一個 1 千歐電阻串聯,跨接在 5 V 電源上,二極體指向電流想流的方向。約 0.7 V 落在二極體上,剩下 4.3 V 跨在電阻上,所以電流是 4.3 V / 1 千歐 = 4.3 mA。

順向偏壓下,二極體「吃掉」約 0.7 V;串聯電阻決定電流。

並沒有單一神奇的導通電壓。0.6 到 0.7 V 是普通矽在中等電流下的數字;LED 需要約 1.8 到 3.3 V,蕭特基只要約 0.2 到 0.4 V。「順向」只代表被偏壓成導通,至於壓降是多少,端看那個元件本身。