二極管是一種廣泛應用于電子電路中的半導體器件，它具有單向導電的特性。本文將詳細介紹二極管為什么只能單向導電的原因，以及二極管的單向導通原理和PN結的導通特性。

首先，我們來了解一下什么是二極管。二極管是由P型半導體和N型半導體組成的一個PN結，具有兩個電極：陽極（Anode）和陰極（Cathode）。在二極管中，P型半導體中含有大量的空穴，而N型半導體中含有大量的電子。這兩種半導體的結合形成了一個內建電場，使得空穴從P區向N區移動，電子從N區向P區移動。這個內建電場就是PN結的導通特性的基礎。

那么，為什么二極管只能單向導電呢？這主要是因為二極管的PN結具有單向導通特性。當外加電壓的方向使得空穴從P區向N區移動時，電子從N區向P區移動，此時二極管處于導通狀態。反之，當外加電壓的方向使得電子從N區向P區移動時，空穴從P區向N區移動，此時二極管處于截止狀態。這就是二極管只能單向導電的原因。

二極管是由PN結組成的，即P型半導體和N型半導體，因此PN結的特性導致了二極管的單向導電特性。PN結如下圖所示：

在P型和N型半導體的交界面附近，由于N區的自由電子濃度大，于是帶負電荷的自由電子會由N區向電子濃度低的P區擴散，擴散的結果使PN結中靠P區一側帶負電，靠N區一側帶正電，形成由N區指向P區的電場。diangon.com即PN結內電場。內電場將阻礙多數載流子的繼續擴散，又稱為阻檔層。

接下來，我們來詳細了解一下二極管的單向導通原理。當二極管加上正向電壓（即陽極接正電源，陰極接負電源）時，外電場與內建電場的方向相同，會加速空穴和電子的運動。此時，空穴從P區向N區移動，電子從N區向P區移動，形成電流。這個過程被稱為“擴散”，是導致二極管導通的主要原因。

當二極管加上反向電壓（即陽極接負電源，陰極接正電源）時，外電場與內建電場的方向相反，會阻礙空穴和電子的運動。此時，雖然外電場作用下電子從N區向P區移動，但內建電場作用下電子卻難以越過PN結進入P區。同樣，雖然外電場作用下空穴從P區向N區移動，但內建電場作用下空穴卻難以越過PN結進入N區。因此，反向電壓下二極管的電流非常小，幾乎可以忽略不計。這個過程被稱為“漂移”，是導致二極管截止的主要原因。

此外，二極管的單向導通特性還與溫度有關。在一定的溫度范圍內，溫度升高會導致內建電場減弱，從而使得二極管的導通電壓降低。但是，當溫度過高時，二極管可能會因為熱擊穿而失去單向導通特性。因此，在使用二極管時需要注意溫度的影響。

總之，二極管之所以只能單向導電，是因為其PN結具有單向導通特性。當外加電壓的方向使得空穴從P區向N區移動時，二極管處于導通狀態；反之，當外加電壓的方向使得電子從N區向P區移動時，二極管處于截止狀態。這種單向導通特性使得二極管在電子電路中具有廣泛的應用前景。

下面分兩種情況討論PN結的導通特性。

1.PN結加上正向電壓

2.PN結加上反向電壓

以上兩種情況如下圖所示：