与正向偏置相比,交换电源的正、负极位置,即P区接电源负极,N区接电源正极,就构成了PN结的反向偏置。
在一些二极管的重要应用中,器件常常要在高阻和低阻两种状态之间高速交替变化。在这些应用中,电路中的某些电压波形呈现脉冲形式,即在高电平(通常为5v)和低电平(通常为0V)之间变化的方波,这些高低电压信号的转换频率是很高的,使得二极管在“开”与“关”两种状态之间高速转换。一个电阻和一个硅二极管相连时,当电源电压从0V和5v交替变化时,电阻两端的电流也在交替变化。当e (z)=5v时,二极管处于正向偏置状态,处于导通状态,钉电流流过电阻,电阻两端电压等于5-0.7=4.3v。当e(j)=0V时.二极管处于高阻状态,也就是截止状态;因为没有电流流过电阻,电阻两端电压等于零。这种模式非常类似于整流器的作用.这就是数字电路中的两种极端状态——高电平和低电平。换句话说,就是设想所合电压值都是这两种状态中的一个。因为二极管在这些电路中的作用就是在不同电压水平下导通或截止,因而这一应用也称为开关电路。
典型的二极管开关电路包括两个或多个二极管,每—个二极管与一个独立的电压源相连。要正确理解开关电路的操作过程,就首先要确定每一个二极管是由哪一个电压源决定的,哪个处于导通状态,哪个处于截止状态。正确辨别处于哪种状态的关键是:如果二极管的阳极相较于阴极电位是正的,它就处于正向偏置状态,也就是说当二极管的阳极电位(相对于地)比阴极(相对于地)电位高,它就处于正向偏置状态。当然,也可以说成二极管的阴极电位(相对于地)比阳极(相对于地)电位低。相反,如果想让二极管处于反向偏置状态,就让二极管的阳极相较于阴极电位是负的,也相当于二极管的阴极相较于阳极是正的。
PN结的上述“反向阻断”作用,构成了半导体的单向导电性,在科学技术与生产生活中都发挥了很大的作用。