二極管的工作原理

晶體二極管為一個(gè)由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)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(chǎng)。當(dāng)不存在外加電壓時(shí)，由于pn結(jié)兩邊載流子濃度差引起的擴(kuò)散電流和自建電場(chǎng)引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)。當(dāng)外界有正向電壓偏置時(shí)，外界電場(chǎng)和自建電場(chǎng)的互相抑消作用使載流子的擴(kuò)散電流增加引起了正向電流。當(dāng)外界有反向電壓偏置時(shí)，外界電場(chǎng)和自建電場(chǎng)進(jìn)一步加強(qiáng)，形成在一定反向電壓范圍內(nèi)與反向偏置電壓值無(wú)關(guān)的反向飽和電流I0。當(dāng)外加的反向電壓高到一定程度時(shí)，pn結(jié)空間電荷層中的電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到臨界值產(chǎn)生載流子的倍增過(guò)程，產(chǎn)生大量電子空穴對(duì)，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。

二極管的分類

1、按照所用的半導(dǎo)體材料，可分為鍺二極管（Ge管）和硅二極管（Si管）。
2、根據(jù)其不同用途，可分為檢波二極管、整流二極管、穩(wěn)壓二極管、開(kāi)關(guān)二極管、隔離二極管、肖特基二極管、發(fā)光二極管、硅功率開(kāi)關(guān)二極管、旋轉(zhuǎn)二極管等。
3、按照管芯結(jié)構(gòu)，又可分為點(diǎn)接觸型二極管、面接觸型二極管及平面型二極管。
1）整流二極管
將交流電源整流成為直流電流的二極管叫作整流二極管。
2）檢波二極管
檢波二極管是用于把迭加在高頻載波上的低頻信號(hào)檢出來(lái)的器件，它具有較高的檢波效率和良好的頻率特性。
3）開(kāi)關(guān)二極管
在脈沖數(shù)字電路中，用于接通和關(guān)斷電路的二極管叫開(kāi)關(guān)二極管，它的特點(diǎn)是反向恢復(fù)時(shí)間短，能滿足高頻和超高頻應(yīng)用的需要。
4）穩(wěn)壓二極管
穩(wěn)壓二極管是由硅材料制成的面結(jié)合型晶體二極管，它是利用PN結(jié)反向擊穿時(shí)的電壓基本上不隨電流的變化而變化的特點(diǎn)，來(lái)達(dá)到穩(wěn)壓的目的，因?yàn)樗茉陔娐分衅鸱€(wěn)壓作用，故稱為、穩(wěn)壓二極管（簡(jiǎn)稱穩(wěn)壓管）。
5）變?nèi)荻䴓O管
變?nèi)荻䴓O管是利用PN結(jié)的電容隨外加偏壓而變化這一特性制成的非線性電容元件，被廣泛地用于參量放大器，電子調(diào)諧及倍頻器等微波電路中。
6）瞬態(tài)電壓抑制器TVS
一種固態(tài)二極管，專門用于ESD保護(hù)。TVS二極管是和被保護(hù)電路并聯(lián)的，當(dāng)瞬態(tài)電壓超過(guò)電路的正常工作電壓時(shí)，二極管發(fā)生雪崩，為瞬態(tài)電流提供通路，使內(nèi)部電路免遭超額電壓的擊穿。
7）發(fā)光二極管
用磷化鎵、磷砷化鎵材料制成，體積小，正向驅(qū)動(dòng)發(fā)光。工作電壓低，工作電流小，發(fā)光均勻、壽命長(zhǎng)、可發(fā)紅、黃、綠單色光。
8）肖特基二極管
基本原理是：在金屬（例如鉛）和半導(dǎo)體（N型硅片）的接觸面上，用已形成的肖特基來(lái)阻擋反向電壓。肖特基與PN結(jié)的整流作用原理有根本性的差異。其耐壓程度只有40V左右。其特長(zhǎng)是：開(kāi)關(guān)速度非�？欤悍聪蚧謴�(fù)時(shí)間trr特別地短。因此，能制作開(kāi)關(guān)二極和低壓大電流整流二極管。

二極管的特性

1.正向特性
在電子電路中，將二極管的正極接在高電位端，負(fù)極接在低電位端，二極管就會(huì)導(dǎo)通，這種連接方式，稱為正向偏置。必須說(shuō)明，當(dāng)加在二極管兩端的正向電壓很小時(shí)，二極管仍然不能導(dǎo)通，流過(guò)二極管的正向電流十分微弱。只有當(dāng)正向電壓達(dá)到某一數(shù)值（這一數(shù)值稱為“門檻電壓”，鍺管約為0.2V，硅管約為0.6V）以后，二極管才能直正導(dǎo)通。導(dǎo)通后二極管兩端的電壓基本上保持不變（鍺管約為0.3V，硅管約為0.7V），稱為二極管的“正向壓降”。
2.反向特性 在電子電路中，二極管的正極接在低電位端，負(fù)極接在高電位端，此時(shí)二極管中幾乎沒(méi)有電流流過(guò)，此時(shí)二極管處于截止?fàn)顟B(tài)，這種連接方式，稱為反向偏置。二極管處于反向偏置時(shí)，仍然會(huì)有微弱的反向電流流過(guò)二極管，稱為漏電流。當(dāng)二極管兩端的反向電壓增大到某一數(shù)值，反向電流會(huì)急劇增大，二極管將失去單方向?qū)щ娞匦�，這種狀態(tài)稱為二極管的擊穿。

二極管的應(yīng)用

經(jīng)過(guò)多年來(lái)科學(xué)家們不懈努力，半導(dǎo)體二極管發(fā)光的應(yīng)用已逐步得到推廣，目前發(fā)光二極管廣泛應(yīng)用于各種電子產(chǎn)品的指示燈、光纖通信用光源、各種儀表的指示器以及照明。發(fā)光二極管的很多特性是普通發(fā)光器件所無(wú)法比擬的，主要具有特點(diǎn)有：安全、高效率、環(huán)保、壽命長(zhǎng)、響應(yīng)快、體積小、結(jié)構(gòu)牢固。因此，發(fā)光二極管是一種符合綠色照明要求的光源。目前，發(fā)光二極管在很多領(lǐng)域得到普遍應(yīng)用，下面介紹幾點(diǎn)其主要應(yīng)用：
（1）電子用品中的應(yīng)用
發(fā)光二極管在電子用品中一般用作屏背光源或作顯示、照明應(yīng)用。從大型的液晶電視、電腦顯示屏到媒體播放器MP3、MP4以及手機(jī)等的顯示屏都將發(fā)光二極管用作屏背光源。
（2）汽車以及大型機(jī)械中的應(yīng)用
發(fā)光二極管在汽車以及大型機(jī)械中得到廣泛應(yīng)用。汽車以及大型機(jī)械設(shè)備中的方向燈、車內(nèi)照明、機(jī)械設(shè)備儀表照明、大前燈、轉(zhuǎn)向燈、剎車燈、尾燈等都運(yùn)用了發(fā)光二極管。主要是因?yàn)榘l(fā)光二極管的響應(yīng)快、使用壽命長(zhǎng)（一般發(fā)光二極管的壽命比汽車以及大型機(jī)械壽命長(zhǎng)）。
（3）煤礦中的應(yīng)用
由于發(fā)光二極管較普通發(fā)光器件具有效率高、能耗小、壽命長(zhǎng)、光度強(qiáng)等特點(diǎn)，因此礦工燈以及井下照明等設(shè)備使用了發(fā)光二極管。雖然還未完全普及，但在不久將得到普遍應(yīng)用，發(fā)光二極管將在煤礦應(yīng)用中取代普通發(fā)光器件。
（4）城市的裝飾燈
在當(dāng)今繁華的商業(yè)時(shí)代，霓虹燈是城市繁華的重要標(biāo)志，但霓虹燈存在很多缺點(diǎn)，比如壽命不夠長(zhǎng)等。因此，用發(fā)光二極管替代霓虹燈有著很多優(yōu)勢(shì)，因?yàn)榘l(fā)光二極管與霓虹燈相比除了壽命長(zhǎng)，還有節(jié)能、驅(qū)動(dòng)和控制簡(jiǎn)易、無(wú)需維護(hù)等特點(diǎn)。發(fā)光二極管替代霓虹燈將是照明設(shè)備發(fā)展的必然結(jié)果。

二極管正負(fù)極的判斷

（1）普通二極管有色端標(biāo)識(shí)一極為負(fù)極；
（2）發(fā)光二極管長(zhǎng)腳為正，短腳為負(fù)。如果腳一樣長(zhǎng)，發(fā)光二極管里面的大點(diǎn)是負(fù)極，小的是正極。有的發(fā)光二極管帶有一個(gè)小平面，靠近小平面的一根引線為負(fù)極。萬(wàn)用表中：紅筆接“+”，黑筆接“-”；在測(cè)發(fā)光二極管時(shí)，低阻擋測(cè)不出來(lái)，可用RX10K檔測(cè)，兩表筆接觸二極管的兩級(jí)。如果電阻較小，黑表筆所接的是正極，電阻較大，黑表筆所接的是負(fù)極。發(fā)光二極管，若與TTL組件相連使用時(shí)，一般需串接一個(gè)470R的降壓電阻，以防器件的損壞。
（3）晶體二極管判斷，晶體二極管由一個(gè)PN結(jié)，兩條電極引線和管殼構(gòu)成。在PN結(jié)的兩側(cè)用導(dǎo)線引出加以封裝，就是晶體二極管。晶體二極管的字母符號(hào)為V。PN結(jié)的導(dǎo)通方向是從P型半導(dǎo)體到N型半導(dǎo)體，即P到N導(dǎo)通（P為正極，N為負(fù)極）。PN結(jié)正向?qū)�，反向截至，具有單相�?dǎo)電的特性。

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