二极管基础最详细
最近看到一个奇怪的电路符号，很熟悉，但是想不起来是干什么用的。知识的使用在我脑海中淋漓尽致地展现出来。就下面的符号而言，这是典型的二极管标志。但是二极管能做什么呢？其实标志上说的很清楚:单向导通电流。 单向导通的功能为二极管奠定了极其重要的应用基础。它就像城市里的单向道路，引导电流向你想要的地方移动。虽然我讨厌单向道路。但我喜欢电路，因为我们想控制电路里的一切。 
理想的二极管就像一扇单向开门，只允许电流超过一个方向，称为正，而阻止电流超过另一个方向。
二极管的类型
二极管可根据二极管的特性分为多种类型。
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齐纳二极管-齐纳二极管是一种二极管。它允许电流正向流动。它也可以在反向击穿中工作，但在击穿状态下，齐纳二极管具有稳压应用和齐纳二极管pn结合反向偏置模式，给齐纳效应。
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微波应用隧道二极管-隧道二极管。
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肖特基二极管-肖特基二极管是一种金属-半导体结二极管，又称热载流子二极管、低压二极管或肖特基势垒二极管。由半导体和金属结形成的肖特基二极管。小特基二极管提供快速开关和低正向压降。正如我们所知，在PN结二极管中，p型与n型连接在一起形成PN结。在肖特基二极管中，铂或铝等金属被用来代替 P 型半导体。
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发光二极管——它是最有用的二极管之一，当二极管偏连接时，流过结的电流产生光。
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可变电容二极管为可变电容二极管VARICAP二极管，虽然可变电容的输出可以显示一般pn但由于它们是不同类型的二极管，这种二极管被批准提供首选的电容变化。
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光电二极管——这种具有一定光能产生电流的二极管落在其上，当正偏电流从p转移到n时，当反向光电流反向流动时，有两种光电二极管PN光电二极管和PIN光电二极管。
二极管结构
我们知道有两种半导体材料：本征半导体和外征半导体。在本征半导体中，电子数和空穴浓度在室温下相等。在非本征半导体中，将杂质添加到半导体中，以增加电子数或空穴数。这些杂质是五价（砷、锑、磷）或三价（硼、锆、铝）。
半导体二极管有两层。一层为p型，另一层为n型半导体。
如果我们在半导体(硅和锗)中添加三价杂质，就会有更多的空穴，这是正电荷。因此，这种层被称为 p 型层。
假如我们在半导体(硅或锗)中加入五价杂质，由于电子过多，就会产生负电荷。因此，这种层被称为n型层。
在 N 在类型区域，大多数电荷载流子是电子，少数电荷载流子是空穴。 P 在类型区域中，大多数电荷载流子是毫无根据的，而负电荷载流子是电子的。由于浓度异，扩散发生在大多数电荷载流子中，与相反的电荷重新组合。它产生正离子或负离子。它们聚集在十字路口附近。这个区域被称为耗尽区域。
二极管正极或p型接负极，n当类型或负极连接电池正极时，这种二极管连接反偏。
正极或p型端接电池正极，n当类型或负极连接到电池负极时，该二极管连接到正偏压。
前向偏置
将偏置半导体连接到外源。当 p 类型半导体连接到源或电池的正极端子，负极端子连接到源 n 这种类型的结是正偏的。在正偏压下，结附近的内建电场方向与外加电场方向相反。这意味着合成电场比内置电场小。因此，电阻率较小，耗尽区较薄。在硅中，电压为 0.6 V 耗尽区的电阻可以忽略不计。
反向偏置
在反向偏置中，n 类型连接到电池的正极，p 类型连接到电池的负极。在这种情况下，施加的电场方向与内部电场相同，电场结果大于内部电场，产生更大的电阻，因此耗尽区域较厚。如果施加的电压变大，耗尽区域将变得更加电阻和厚。
无偏二极管
当半导体中没有外源时，称为无偏二极管。电场是基于 p 型和 n 型材之间的耗尽层。这种情况是由于不平衡。电子和空穴是由混合引起的。在室温下，对于硅二极管，0.7V 是势垒电位。
二极管的特性
二极管IV曲线
对于典型的二极管，请注意，y 轴上的电流在 0.7 如何在伏的正压下流过二极管？击穿电压是电流开始向相反方向流动的地方，这是典型的二极管 -50 伏特。所有真正的二极管也会有漏电流，当没有正偏时，电流会从阴极流向阳极。有时，你可能需要了解其他特性，如二极管电阻。这并不是许多电路的真正因素。然而，对于更敏感的电路，在正偏置模式下计算二极管电阻的电阻 = 电压 / 电流方程。在这种情况下，您可以测量二极管两端的电压降，这与通过二极管的电流有关。
二极管方程
Is = 暗饱和电流
q = 电子电荷值
Vd = 二极管两端的电压
n = 理想因素，理想二极管，n = 对实际二极管，n = 1 到 2
k = 玻尔兹曼常数，1.38064852E-23 焦耳/开尔文
T =温度（开尔文）
常见的二极管电路
整流二极管
半波整流
如果只想要正弦信号的上半部分，可以直接在电路中加入二极管，利用二极管的单向导通过滤掉信号的下半部分。如下图所示。
全波整流
半波整流有个缺点就是有一半的信号能量给消耗掉了，有时候我们更需要全波整流。这个时候可以用下面的二极管电路来实现。如下图所示（动画有点慢，耐心看完）
反激二极管
这有时也被称为缓冲二极管、续流二极管和抑制二极管。反向二极管是一种方便的方法，使用二极管来减少突然的电压峰值，当通过感知负载的电流突然变化时。正如我们在关于电感器的文章中讨论的，每当电感器看到它的电流变化时，它就会产生一个 EMF 试图稳定电流变化的电压尖峰。
这种产生在许多电路中 EMF 通常不需要，有时会损坏电路的其他部分。为了消除损坏，可以放置二极管，以便出现 EMF 鼓励电流通过二极管，而不是通过其他可能损坏的电路组件。小风扇或继电器电感器控制是一种有用的常用电路。通常，大多数数字引脚可以提供小于 20 因此，毫安的电流需要电流放大器。请参见以下示例二极管原理图。
NPN 晶体管在这里工作得很好，因为数字引脚可以提供 10 打开毫安电流 NPN 晶体管，晶体管可以处理风扇或继电器电感器所需的安装电流。每当晶体管关闭时，电感器就会看到电流急剧下降，产生反电势峰值。
没有二极管，尖峰会流过晶体管，通常会损坏它。将二极管与电感器并联，EMF 电压尖峰导致二极管，允许电流通过二极管并返回电感器并消散。这种电流返回电感器是二极管名称的来源。
稳压二极管
齐纳二极管设计为在突破电压模式下工作。使用这一点的一种方法是使用齐纳稳压器。我们只需要一个电阻和一个正确的齐纳来提供所需的电压输出。下面是齐纳二极管电路的示例。
齐纳二极管将输入电压降至电路中二极管的击穿电压进行输出。为此，它必须允许电流通过二极管作为热量消散，但只有当输入电压高于击穿电压时。所需的输出电压将决定齐纳二极管，因为您将根据其击穿电压选择二极管来匹配输出电压。你必须得到一个二极管，可以处理必须耗散的功率。
阻塞二极管
这种二极管的使用只是二极管引导电流的名称。
一个很好的例子是太阳能电池板和电池充电器电路。当太阳出来，太阳能电池板产生电流时，电压通常高于电路充电的电池，因此电流将从电池板流入电池。
然而，在晚上，没有阳光照射到太阳能电池板上，所以它们不会产生电流。此时，电池将处于较高的电压下，不会堵塞二极管，电流将从电池流入面板，浪费能量。当将二极管放置在太阳能电池板和电池之间时，它允许电流从电池板流入电池，但不允许电流从电池流入电池板。因此，它阻止了电流以不想要的方式流动。
另一个有用的地方是电路中的电池。任何时候，有人可能会反向安装电池或插入直流电源。保护电路的好方法是二极管。
二极管确保只有正确的电压极性才能让电流流入电路，保护它们免受负电压的影响。
钳位二极管
钳位二极管只是控制信号直流电平的一种方法。在以下示例电路中，电容器和二极管在输入交流信号上产生直流偏移。
如果我们想朝另一个方向前进 DC 如下所示，我们只需逆转二极管的方向。
如果你在二极管和地之间置一个电压源，你可以走得更远，这样你就可以在所需的方向上增加更多的直流偏置。
削波二极管
与钳位相反的是剪辑。在这里，您可以使用串联电阻器和二极管来截取输入信号中不需要的部分。对于正向限幅，二极管的布置使其在信号高于正向电压时导通，因此二极管传导电流，将上限电压限幅在 0.7 伏左右。下面可以看到一个例子。R2 只是一个示例电阻器，不是必需的。
在上面的示例中，请注意最大上电压如何被限制在 0.7 伏特，这是二极管的正向电压。
如果需要负削波，您可以简单地翻转二极管。在这种情况下，只要信号输入为负值超过正向电压，二极管就会导通并传导电流，将负信号限制在 -0.7 伏特。下面是一个例子。同样，不需要 R2。请注意信号的负部分如何被削波到 -0.7 伏。
参考资料
https://byjus.com/physics/photodiodes-applications/
https://www.circuitbasics.com/what-is-a-diode/
https://byjus.com/physics/diodes/
https://www.fluke.com/en-us/learn/blog/electrical/what-is-a-diode
https://www.geeksforgeeks.org/what-is-a-diode-definition-working-types-applications/
https://www.electronicsdesignhq.com/diodes/
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