二极管为什么具有单向导电性

二极管是电子电路中非常常见的元器件，它具有正向导通、反向截止的特性。

当二极管的正极加上正电压，负极加上负电压时，二极管就会导通，允许电流流过。相反，当正极加上负电压，负极加上正电压时，二极管则截止，没有电流流过。这就是二极管单向导通的特性。

那么，为什么二极管会表现出这种单向导通的特性呢？这主要得益于其内部的PN结特性。PN结是由P型半导体和N型半导体组成的，它们的交界面附近形成了内电场，这个内电场会阻碍多数载流子的继续扩散，从而形成阻挡层。

简单说，假设我们有一块P型半导体（空穴多）和一块N型半导体（电子多），它们自然状态下都是电中性的。但当它们结合在一起时，N型半导体的电子会跑向P型区填补空穴，形成空间电荷区。这个空间电荷区会产生一个内建电场，方向从N到P。这个内建电场会阻止电子继续填补空穴，使得PN结呈现出单向导电的特性。

当对PN结施加正向电压时，外加电场与内建电场相反，削弱了内建电场，使得二极管容易导通。而当施加反向电压时，外加电场与内建电场同向，增强了内建电场，使得二极管不容易导通。反向不导通也不是绝对的，可能会有很小的漏电流。如果反向电压过大，还可能造成二极管击穿。

生活中的单向导通的例子也不少，比如地铁的进站单向闸机，只允许人从一边通过，这就类似于二极管的效果。如果尝试反向通过，可能会损坏闸机。这也正是二极管单向导通特性的一个生动展示。