Theo wikipedia: Điốt bán dẫn hay Điốt là một loại linh kiện bán dẫn chỉ cho phép dòng điện đi qua nó theo một chiều mà không theo chiều ngược lại.
Có nhiều loại điốt bán dẫn, như điốt chỉnh lưu
thông thường, điốt Zener, LED. Chúng đều có nguyên lý cấu tạo chung là
một khối bán dẫn loại P ghép với một khối bán dẫn loại N.
Điốt là linh kiện bán dẫn đầu tiên. Khả
năng chỉnh lưu của tinh thể được nhà vật lý người Đức Ferdinand Braun
phát hiện năm 1874. Điốt bán dẫn đầu tiên được phát triển vào khoảng năm
1906 được làm từ các tinh thể khoáng vật như galena. Ngày nay hầu hết
các đi ốt được làm từ silic, nhưng các chất bán dẫn khác như selen hoặc
germani thỉnh thoảng cũng được sử dụng.
Điốt bán dẫn, loại sử
dụng phổ biến nhất hiện nay, là các mẫu vật liệu bán dẫn kết tinh với
cấu trúc p-n được nối với hai chân ra là anode và cathode.
Hoạt động
Khối bán dẫn loại P chứa nhiều lỗ trống tự do mang điện tích dương
nên khi ghép với khối bán dẫn N (chứa các điện tử tự do) thì các lỗ
trống này có xu hướng chuyển động khuếch tán sang khối N. Cùng lúc khối
P lại nhận thêm các điện tử (điện tích âm) từ khối N chuyển sang. Kết
quả là khối P tích điện âm (thiếu hụt lỗ trống và dư thừa điện tử)
trong khi khối N tích điện dương (thiếu hụt điện tử và dư thừa lỗ
trống).
Ở biên giới hai bên mặt tiếp giáp, một số điện tử bị lỗ trống thu hút
và khi chúng tiến lại gần nhau, chúng có xu hướng kết hợp với nhau tạo
thành các nguyên tử trung hòa. Quá trình này có thể giải phóng năng
lượng dưới dạng ánh sáng (hay các bức xạ điện từ có bước sóng gần đó - may bien tan).
Sự tích điện âm bên khối P và dương bên
khối N hình thành một điện áp gọi là điện áp tiếp xúc (UTX). Điện trường
sinh ra bởi điện áp có hướng từ khối n đến khối p nên cản trở chuyển
động khuếch tán và như vậy sau một thời gian kể từ lúc ghép 2 khối bán
dẫn với nhau thì quá trình chuyển động khuếch tán chấm dứt và tồn tại
điện áp tiếp xúc. Lúc này ta nói tiếp xúc P-N ở trạng thái cân bằng.
Điện áp tiếp xúc ở trạng thái cân bằng khoảng 0.6V đối với điốt làm bằng
bán dẫn Si và khoảng 0.3V đối với điốt làm bằng bán dẫn Ge.
Hai bên mặt tiếp giáp là vùng các điện tử và lỗ trống dễ gặp nhau
nhất nên quá trình tái hợp thường xảy ra ở vùng này hình thành các
nguyên tử trung hòa. Vì vậy vùng biên giới ở hai bên mặt tiếp giáp rất
hiếm các hạt dẫn điện tự do nên được gọi là vùng nghèo. Vùng này không
dẫn điện tốt, trừ phi điện áp tiếp xúc được cân bằng bởi điện áp bên
ngoài. Đây là cốt lõi hoạt động của điốt.
Nếu đặt điện áp bên ngoài ngược với điện
áp tiếp xúc, sự khuếch tán của các điện tử và lỗ trống không bị ngăn
trở bởi điện áp tiếp xúc nữa và vùng tiếp giáp dẫn điện tốt. Nếu đặt
điện áp bên ngoài cùng chiều với điện áp tiếp xúc, sự khuếch tán của
các điện tử và lỗ trống càng bị ngăn lại và vùng nghèo càng trở nên
nghèo hạt dẫn điện tự do. Nói cách khác điốt chỉ cho phép dòng điện qua
nó khi đặt điện áp theo một hướng nhất định.