二極管是用半導體材料(硅、硒、鍺等)制成的一種電子器件 [1]。二極管有兩個電極，正極，又叫陽極;負極，又叫陰極，給二極管兩極間加上正向電壓時，二極管導通， 加上反向電壓時，二極管截止。 二極管的導通和截止，則相當于開關的接通與斷開 [2]。二極管具有單向?qū)щ娦阅?，導通時電流方向是由陽極通過管子流向陰極。二極管是最早誕生的半導體器件之一，其應用非常廣泛。特別是在各種電子電路中，利用二極管和電阻、電容、電感等元器件進行合理的連接，構(gòu)成不同功能的電路，可以實現(xiàn)對交流電整流、對調(diào)制信號檢波、限幅和鉗位以及對電源電壓的穩(wěn)壓等多種功能 [3]。無論是在常見的收音機電路還是在其他的家用電器產(chǎn)品或工業(yè)控制電路中，都可以找到二極管的蹤跡 [3]。
二極管就是由一個PN結(jié)加上相應的電極引線及管殼封裝而成的。 [4]采用不同的摻雜工藝，通過擴散作用，將P型半導體與N型半導體制作在同一塊半導體(通常是硅或鍺)基片上，在它們的交界面就形成空間電荷區(qū)稱為PN結(jié)。 [4]
圖1 各種二極管的符號由P區(qū)引出的電極稱為陽極，N區(qū)引出的電極稱為陰極。因為PN結(jié)的單向?qū)щ娦?，二極管導通時電流方向是由陽極通過管子內(nèi)部流向陰極。 [4]二極管的電路符號如圖1所示。二極管有兩個電極，由P區(qū)引出的電極是正極，又叫陽極;由N區(qū)引出的電極是負極，又叫陰極。三角箭頭方向表示正向電流的方向，二極管的文字符號用VD表示。二極管的主要原理就是利用PN結(jié)的單向?qū)щ娦?，在PN結(jié)上加上引線和封裝就成了一個二極管。晶體二極管為一個由P型半導體和N型半導體形成的PN結(jié)，在其界面處兩側(cè)形成空間電荷層，并建有自建電場。當不存在外加電壓時，由于PN結(jié)兩邊載流子濃度差引起的擴散電流和自建電場引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)。 [5]當外界有正向電壓偏置時，外界電場和自建電場的互相抑消作用使載流子的擴散電流增加引起了正向電流。當外界有反向電壓偏置時，外界電場和自建電場進一步加強，形成在一定反向電壓范圍內(nèi)與反向偏置電壓值無關的反向飽和電流。 [5]當外加的反向電壓高到一定程度時，PN結(jié)空間電荷層中的電場強度達到臨界值產(chǎn)生載流子的倍增過程，產(chǎn)生大量電子空穴對，產(chǎn)生了數(shù)值很大的反向擊穿電流，稱為二極管的擊穿現(xiàn)象。PN結(jié)的反向擊穿有齊納擊穿和雪崩擊穿之分。
雖說二極管是最簡單基本的元件之一，但在日常生活中的應用非常廣泛。幾乎每個電路中都會用到二極管。二極管可以用于小信號數(shù)字邏輯以及高壓電源轉(zhuǎn)換電路的任何領域。今天給大家介紹二極管比較常見的應用。
二極管最大的特性就是單向?qū)щ娦?，給二極管陽極加上正向電壓時，二極管導通;給陽極和陰極加上反向電壓時，二極管阻斷。利用二極管的單向?qū)ê头聪驌舸r的穩(wěn)壓特性，二極管可以用于開關電路、整流電路、穩(wěn)壓電路、檢波電路等各種調(diào)制電路。
1.整流器
整流器是將交流電(AC)轉(zhuǎn)換為直流電(DC)的電路。這種轉(zhuǎn)換對于各種家用電子產(chǎn)品至關重要。交流電信號來自于市電，但大多數(shù)計算機和其他微電子設備都是采用直流電源進行供電。
交流電路中的電流實際上是交替變化的，即電流在正方向和負方向之間快速切換，但是直流信號中的電流僅在一個方向上運行。因此，我們要將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，我們需要保證電流不能沿負方向流動即可。
半波整流器可以僅由單個二極管制成，通過半波整流器，我們能夠削除負信號。
全波橋式整流器使用四個二極管將交流信號中的負信號轉(zhuǎn)換為正信號。
2.反向電流保護電路
為了防止電源反接，我們會在電源正極串聯(lián)的二極管，這就是我們說的反向保護二極管。它能夠保證電流只能沿正方向流動。由于二極管有正向壓降，會損失一部分電壓，而肖特基二極管的壓降小于其他二極管，所以我們常用肖特基二極管作反向保護二極管使用。
3.邏輯門
二極管也可以用來搭建邏輯門，比如“與”和“或”這些簡單的數(shù)字邏輯門。例如，我們使用兩個共陰極的二極管搭建或門電路，邏輯電路的輸出也處于陰極的位置時，當我們輸入引腳中其中一個或兩個輸入為邏輯1，輸出也將變?yōu)檫壿?。當兩個輸入引腳的輸入均為邏輯0時，輸出通過電阻拉低。
4.過壓保護
二極管還可以很好地用作敏感電子元件的保護器件。當我們把二極管用作電壓保護器件時，二極管在正常工作條件下不導通，當電壓超過安全電壓時會立即將任何高壓尖峰短路至地，把浪涌電壓接至地面，從而不會損壞我們的電路。瞬態(tài)電壓抑制二極管(TVS)專為過壓保護而設計，可以在短時間內(nèi)處理非常大的功率尖峰。
5.穩(wěn)壓
穩(wěn)壓電路是一種無論輸入電壓或負載電流如何變化都能在負載上保持恒定輸出電壓。具備穩(wěn)壓作用的二極管叫做穩(wěn)壓二極管，又叫齊納二極管。齊納二極管可以調(diào)節(jié)輸出負載電壓，因為無論輸入電壓或負載電阻如何，它都能夠生成相同的電壓。齊納二極管可針對變化的輸入未穩(wěn)壓電壓產(chǎn)生低紋波的穩(wěn)定輸出電壓。
6.鉗位
鉗位是指將某個點位的電位限制在規(guī)定電位范圍的措施。通過鉗位電路可以將電信號鉗制到我們想要的范圍，可以拉高或降低電信號的基準。
正向鉗位：
反向鉗位：
二極管還有其他用途，如開關二極管在開關電路中相當于開關;發(fā)光二極管可以用來制作LED燈;再如太陽能電池或光伏電池將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的能源，每個太陽能電池都由二極管制成，當光線照射到其結(jié)點時會產(chǎn)生電壓?？傊?，不同類型的二極管在不同的電路中都有不同的作用和功能。
二極管的分類
1、二極管的分類還是比較多的，比如說有穩(wěn)壓二極管。它的原理就是能夠保證電流在很大范圍內(nèi)出現(xiàn)變化，但是電壓始終保持不變，而功率是不固定的，比如說有的是200瓦，有的是100瓦等等。
2、發(fā)光二極管。這種發(fā)光的二極管能夠發(fā)出不同的光，比如說有一種碳化硅的二極管，它發(fā)出的顏色就是黃色的，工作的時候因為電流比較小，而功率又比較低，所以壽命比較長，一般被用于廣告牌或者一些數(shù)碼屏顯示，led燈等一些用于發(fā)光的地方。
3、檢波用二極管。這種二極管的主要作用就是從輸入信號中能夠調(diào)出信號，一般用于電視機或者一些收音機里面。
4、肖特基二極管。這是一種功率比較低的二極管，它的主要特點就是正向?qū)щ姳容^低。
二極管的作用
1、能夠起到開關和隔離的作用，比如說在電流之中，當電流流動的時候就會有正電產(chǎn)生，而當有負電的時候，二極管就會出現(xiàn)不通暢的情況，起到隔離的作用。
2、起到穩(wěn)定電壓的作用，它能夠承受比較高的反向電壓，從而起到反向阻斷的作用。
3、能夠適用于很多電器當中，比如說一些半導體的收音機或者電視機中就能夠使用到二極管，它能夠發(fā)揮整流的作用。
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