本篇目標：

1.理解P型摻雜和N型摻雜；

2.理解二極管的基本屬性。

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首先，為了把門檻降低到小學(xué)二年級，我們先對電流建立一個很簡單很直觀的認識。例如下圖就是一個很簡單的電路。圖中那個帶叉叉的圓圈一般指的是小燈泡，也就是一個抽象的用電器，具體干啥不是很重要。圖下邊那個一長一短就電源，一般約定，短的一邊是負極，長的一邊是正極。

電流，可以簡單理解為電子的定向移動。電子從電源負極跑出來，溜了一圈又從電源正極回去。我的這個圖的綠點點就是表示電子，箭頭就是電子運動的方向?，F(xiàn)在這個電路中的電子在電壓的驅(qū)動下，動起來了，電路導(dǎo)通，燈泡亮了。OK，我手動劃出第一個重點：電路導(dǎo)通，就是器件中的電子可以在電壓的驅(qū)動下動起來。

接下來，我們很自然地就會問，那啥情況下能電子可以動起來，啥情況不行呢？這個我們就要去看化學(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)達到8個（至于為什么是8個，為什么8個就穩(wěn)定了，這個可能要去求解薛定諤方程才能知道，咱們先不管，就當是地球online的設(shè)定好了）。我們現(xiàn)在先看看這仨元素：

5號硼元素B、14號硅元素Si和15號磷元素P，元素的序號就是說元素平時有幾個核外電子。例如14號的硅，就是有14個核外電子，最里邊倆電子，然后8個，最外邊4個，就是中間那個示例。硼元素和磷元素同理。我們暫時只關(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，是不是都可以導(dǎo)電呢？其實并不是，電子這玩意就很神奇，當一堆硅元素壘在一塊，就會發(fā)動“秘技-共用電子對”，就像這樣：

硅元素外邊的4個電子，會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，一個圓圈內(nèi)都有8個電子，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，如果換個元素呢，比如摻點磷元素，就像這樣：

磷元素和最外層電子有5個，這樣就會多出一個來，就是紅色箭頭指的那個。這一個孤零零的電子就可以到處溜達的，如果沒有電壓，那就是隨便溜，電壓一加上，就可以定向移動，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，既可以是多一個電子，也可以是少一個電子。因為這樣，旁邊的電子就可以溜過來補位，然后旁邊的旁邊可以再過來補位，以此類推，電子還是可以動起來，還是可以導(dǎo)電。

剛剛說得那個，在硅中摻了磷元素，有一個負電荷可以到處跑，我們稱之為N型摻雜。相應(yīng)的，在硅中摻了硼元素，也就是有一個空穴到處跑，我們稱之為P型摻雜?，F(xiàn)在分別用這樣的灰點和綠點來表示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，就會這樣：

電子忍不住偷偷溜過去一點之后，P區(qū)就會帶上一點負電荷，相應(yīng)的N區(qū)就會帶上正電荷，P區(qū)帶上負電荷，然后這倆玩意就內(nèi)建電場了。照理說，帶負電荷的玩意和帶正電荷的玩意搭到了一塊，電子就會從很自覺地從負電荷的P區(qū)溜到正電荷區(qū)N區(qū)，但是呢，PN這個結(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，電子會從電源負極出發(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)了一個好玩的東西，可以單向?qū)ǖ脑骷?，也就是二極管。