二极管是由P型半导体和N型半导体组成的最简单的设备。今天,达尔文必考课堂系列(本系列为基础知识短视频系列,每周更新)主讲二极管。
??先看下面的电路:

上图是使用Multisim模拟二极管最基本的应用电路是正负5v正弦波。在输入输出两端添加示波器,检查二极管后的波形。
如上图,channelA输入信号-电源,channelB图中有两个区别:
图1中,输出波形channelB 仅有4.386v;
图中2处,channelB负半周期为0。
我们必须提到二极管内部的材料。晶体二极管是由P型半导体和N型半导体烧结形成的P-N结界面。界面两侧形成空间电荷层,形成自建电场。
,由于P-N两侧载流子的浓度差导致扩散电流等于自建电场引起的漂移电流,这也是二极管的正常特性。
,正向电压不足以克服小时P-N结内电场的阻挡作用,正电流几乎为零,这一段称为死区。当正电压大于死区电压时,P-N结内电场被克服,二极管正向导通,随着电压的增加,电流迅速上升。死区电压与二极管材料有关。一般硅二极管死区电压为0.5V锗二极管死区电压约为0.1V左右。二极管导通后,两端有压差,硅二极管正向导通压降约为0.6~0.8V,锗二极管的正向导通压降约为0.2~0.3V。
,当不超过一定范围时,通过二极管的电流是由少数载流子漂移形成的反向电流。由于反向电流很小,二极管处于截止状态,这就解释了为什么负半周的波形消失了。当反向电压超过一定值时,反向电流会突然增加,二极管会被击穿。
由于篇幅限制,如果你想了解更多P-N推荐一本书《半导体物理与器件》 。本书涵盖量子力学、固体物理、半导体材料物理和半导体器件物理,详细介绍了二极管、三极管等内部结构。
如果用图形表示上述三种二极管状态,则为二极管伏安特性曲线图。在二极管两端加电压U,然后测量流过二极管的电流I,电压与电流之间的关系i=f(u)即是二极管的伏安特性曲线。
右侧为二极管的正向特性,Uon代表可导电压,硅二极管约0.6~0.8V,锗二极管为0.2~0.3V。当电压小于Uon当电压大于时,没有电流通过Uon,二极管导通状态。
即使左半部反向,UBR当电压输入大于此值时,方向电流迅速增加,二极管将被反向击穿。
二极管的一个非常重要的特性:单向导电性。
比如我们上面提到的二极管常用电路图,一般称为整流二极管,输入AC信号,变成了DC信号。
利用二极管正压降的特性,大多数二极管可以限制范围,将信号输出限制在一定范围内;
在正电压的作用下,电阻非常小,导电状态相当于开关,在反向电压的作用下,电阻非常大,截止状态相当于断开开关;
利用二极管的反向击穿特性,二极管两端的电压保持不变,起到稳定电压的作用
也是一种发光二极管,由磷化镓、磷砷化镓等材料制成,正压后会驱动发光;
可以摘除高频中信号中的低频信号
:通常我们所说的即时变压抑制二极管TVS管道可快速过压保护电路。
最后,妮姐总结了一个必考知识点:
二极管的单向导电性,在使用过程中,注意二极管的伏安特性曲线,遵守这条曲线是对的!
达尔文必考系列-为工程师提供最常用、最需要学习的知识点,请继续关注常用组件系列、常用总线系列、常用接口系列。
前期回顾《达尔闻必考课》:
第一期:挖掘0欧姆电阻最小电阻值和最多功能的妙用,拯救你的设计
第二期:看完不明白为什么电源管脚有电容,那就转行吧
第三期:直击数字电路强心脏,阅读晶振10分钟
第四期:举个例子,回答你电感是怎么工作的?
第五期:滤波电路扫盲-掌握这些知识点吗?