基础电子元器件介绍-4.二极管

一、认识二极管

二极管（Diode）它是常用的半导体组件之一。二极管有正负引脚。正端变成阳极A，负极变成阴极K，因此被称为二极管。是一种具有单向导电特性的无源半导体装置。

其实，一个PN结形成一个二极管。制造商先生成N型硅晶体，然后突然变成P型晶体，用玻璃或塑料包装结合晶体。单向门的原理是当外部电压加入设备时，N型硅和P型硅的总电荷载流子相互作用，电流只能单向流动。

1.1 正向偏置

如下图所示，当二极管连接到电池时，NP型侧的电子和空穴由电池提供的电场推向中间（PN结)。电子与空穴结合，电流通过二极管。这时我们说二极管正偏。

2.2 反向偏置

如下图所示，当二极管连接到电池时，P型侧的空穴向左推，N型侧的电子向右推。这导致在PN没有载流子的空区出现在结附近，称为耗尽区。

二、伏安特性

二极管最重要的特点是单向导电。我们用伏安特性一目了然。

2.1 正向特性

正向特性描述在坐标轴的右上方。当U较小时，I这段电压仍然等于0，称为死区电压。此时，虽然二极管上有电压，但这种电压不足以使PN二极管上仍然没有电流（红色虚线代表锗二极管，蓝色实线代表硅二极管，死区电压：锗二极管0.2V_{0.4V,硅二极管0.5V}0.7V）。当U超过死区电压时，电流会急剧增加，我们称之为线性区域。

2.2 反向特性

坐标轴左下描述了反向特性。当二极管增加反向电压时，反向电流非常小，当反向电压超过零时，反向电流不再随反向电压的增加而增加，即达到饱和，称为反向饱和电流。

2.3 反向击穿特性

当二极管反向电压增加到一定值时，反向电流急剧增加。 如果反向电流增加到一定值，二极管会被热击穿，热击穿的二极管会被不可逆转地损坏。当反向电压降低时，二极管的性能可能会恢复正常。基于此，我们可以看到，在反向击穿区域，电压基本稳定，但电流变化很大，即具有稳压特性。只要二极管有效防止热击穿，就成为具有稳压特性的装置，稳压管是根据这一特性制造的。

三、二极管分类

1. 整流二极管 整流二极管是利用二极管的单向导电特性，将交流电源整流成脉动直流的二极管。整流二极管的正向工作电流较大，工作频率一般小于3kHz。
2. 检波二极管 检波二极管是一种用于分离叠加在高频载波中的低频信号的设备，具有较高的检波效率和良好的频率特性。要求正压降低，检波效率高，结电容小，频率特性好。
3. 开关二极管 开关二极管导通相当于开关闭合，截止日期相当于开关断开。其特点是反向恢复时间短，可满足高频或超高频应用的需要。
4. 稳压二极管 稳压二极管又称齐纳二极管（Zener Diode），硅二极管的反向击穿特性用于稳定直流电压，即当反向击穿时，虽然其电流在很大范围内发生变化，但两端的电压几乎保持不变。
5. 快速恢复二极管 二极管快速恢复（Fast Recovery Diode,FRD）它是一种开关特性好、反向恢复时间短的二极管。主要用于开关电源PWM高频整流、续流二极管或阻尼二极管用于脉宽调制器、变频器等电路。
6. 二极管的瞬态电压抑制 瞬态电压抑制二极管又称瞬态电压抑制器（TransientVoltage Suppressor，TVS）。它是在稳压二极管工艺中发展起来的装置，主要用于快速过压保护电路。响应速度快，钳位电压稳定，体积小，价格低。
7. 发光二极管 发光二极管（Light Emitting Diode，LED）顾名思义，它是一种能发光的二极管。发光二极管将电能转化为不同颜色的光能。
8. 恒流二极管 恒流二极管（Current Regurative Diode）又称限流二极管（Current Limiting Diode）。它能在较宽的电压范围内输出恒定的电流，并具有较高的动态阻抗。
9. 变容二极管 变容二极管（Variable Capacitance Diode,VCD）利用方向偏压变化PN结电容量的特殊半导体。变容二极管相当于一个容量可变的电容器。两个电极之间PN结电容的大小随变容器二极管两端反向电压的变化而变化。反向电压越高，结电容越小。
10. 光敏二极管 光敏二极管，又称光电二极管(英语:photodiode ）它是一种光探测器，可以根据使用方式将光转换为电流或电压信号。管芯通常使用具有光敏特性的光探测器PN结对光的变化非常敏感，具有单向导电性，光强不同时会改变电气特性。因此，可以利用光强来改变电路中的电流。
11. 磁敏二极管 磁敏二极管采用电子和空穴双重注射效应和复合效应原理，灵敏度高。由于磁敏二极管在正负磁场的作用下输出信号增量的方向不同，因此可以通过这一点来判断磁场的方向。磁敏二极管体积小， 灵敏度高。磁敏二极管，长管脚为正极区， 短管脚为负极区。
12. 二极管肖特基 肖特基二极管是肖特基势垒二极管（Schottky Diode）。反向恢复时间短(可小至几纳秒)，正向导通电压仅为0.4V但是整流电流可以达到几千安培。
13. 双向触发二极管 双向触发二极管也称为二端交流器件（DIAC）。它是一种硅双向电压触发开关装置。当双向触发二极管两端施加的电压超过其击穿电压时，两端即导通，导通将继续关闭，直到电流中断或降至装置最小保持电流。

四、二极管选型需要注意的参数

1. 额定正工作电流IF 额定正向工作电流是指二极管长期连续工作时允许通过的最大正向电流值。
2. 正向浪涌峰值电流IFSM 允许流过的最大正电流。最大浪涌电流不是二极管正常工作时的电流，而是瞬时电流，通常是额定正工作电流的20倍左右。
3. 反向击穿电压VBR 当加载二极管两端的反向电压达到一定值时，会击穿管道，失去单向导电能力。反向击穿电压是保证二极管不被击穿的峰值电压(也称耐压值)。
4. 结电容Cj 该电容由两部分组成：势垒电容CB和扩散电容CD。
5. 最大稳态功耗PM 该参数对稳压二极管尤为重要。是指稳压二极管击穿后允许的最大功耗。如果实际使用超过此值，稳压二极管将损坏。

更多内容…