二極管之所以具有單向導電性，主要是由其獨特的結構和工作原理所決定的。以下是介紹：

一、二極管的結構

二極管是一種由半導體材料制成的電子元件，其核心是PN結。PN結由P型半導體和N型半導體材料構成。在P型半導體中，多數載流子是空穴（正電荷），而在N型半導體中，多數載流子是電子（負電荷）。這種結構為二極管提供了單向導電性的基礎。

二、工作原理

1. 正向偏置 ：
   • 當二極管的正極（P區）接電源正極，負極（N區）接電源負極時，稱為正向偏置。
   • 在正向偏置下，外加電壓的方向與PN結內電場方向相反，從而削弱了PN結的內電場。這使得P區的空穴和N區的電子更容易通過PN結，形成正向電流。
   • 隨著外加電壓的升高，正向電流迅速增大，二極管進入導通狀態。
2. 反向偏置 ：
   • 當二極管的正極接電源負極，負極接電源正極時，稱為反向偏置。
   • 在反向偏置下，外加電壓的方向與PN結內電場方向相同，從而加強了PN結的內電場。這使得P區的空穴和N區的電子更難通過PN結，導致反向電流非常小（幾乎為零）。
   • 因此，在反向偏置下，二極管表現出高阻抗狀態，即截止狀態。

三、單向導電性的原因

• 勢壘作用 ：PN結在形成時，由于N區的自由電子濃度大于P區，電子會從N區向P區擴散。同時，P區的空穴也會向N區擴散。這種擴散結果導致PN結中靠近P區的一側帶負電，靠近N區的一側帶正電，從而形成一個內建電場（即勢壘）。這個勢壘在反向偏置時增強，阻止多數載流子通過PN結；在正向偏置時減弱，使得多數載流子能夠順利通過PN結。
• 材料特性 ：半導體材料的能帶結構也是決定二極管單向導電性的重要因素。例如，硅材料的能帶寬度較大，需要較高的電壓才能使電子躍遷到導帶中。因此，在正向偏置時，外加電壓能夠克服勢壘并促使電子躍遷；而在反向偏置時，由于外加電壓與內建電場方向相同且不足以克服勢壘，所以電子無法躍遷。

綜上所述，二極管的單向導電性是由其PN結的結構特性、外加電壓的作用以及半導體材料的能帶結構共同決定的。這種特性使得二極管在電子電路中具有廣泛的應用價值。