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二極管（Diode）

目錄

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什么是二極管

電子元件當(dāng)中，一種具有兩個(gè)電極的裝置，只允許電流由單一方向流過。許多的使用是應(yīng)用其整流的功能。而變?nèi)荻O管（Varicap Diode）則用來當(dāng)作電子式的可調(diào)電容器。大部分二極管所具備的電流方向性我們通常稱之為“整流（Rectifying）”功能。二極管最普遍的功能就是只允許電流由單一方向通過（稱為正向偏置），反向時(shí)阻斷 （稱為反向偏置）。因此，二極管可以想成電子版的逆止閥。然而實(shí)際上二極管并不會(huì)表現(xiàn)出如此完美的開與關(guān)的方向性，而是較為復(fù)雜的非線性電子特征——這是由特定類型的二極管技術(shù)決定的。二極管使用上除了用做開關(guān)的方式之外還有很多其他的功能。

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二極管的分類

二極管按材料分為硅二極管、鍺二極管、砷二極管等；按結(jié)構(gòu)不同分為點(diǎn)接觸二極管和面接觸二極管；按用途分為整流二極管、檢波二極管、穩(wěn)壓二極管、變?nèi)荻O管、發(fā)光二極管、光電二極管等。

不管構(gòu)成二極管的材料如何，結(jié)構(gòu)如何，特性如何，二極管均具有單向?qū)щ娦院头蔷€性的特點(diǎn)。

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二極管的外形、結(jié)構(gòu)與符號(hào)

二極管是由半導(dǎo)體材料制成的，所謂半導(dǎo)體材料是指它的導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的一類特殊材料，半導(dǎo)體鍺和半導(dǎo)體硅都屬于這種材料。如圖所示為二極管的外形、內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意和符號(hào)。

二極管的兩根引腳分別稱為陽極和陰極，由P型半導(dǎo)體一側(cè)引出的電極稱為陽極，由N型半導(dǎo)體一側(cè)引出的電極稱為陰極。在二極管符號(hào)中，三角形底邊一端為陽極，另一端為陰極。符號(hào)形象地表示了二極管電流流動(dòng)的方向，即電流只能從陽極流向陰極，而不允許反方向流動(dòng)。

二極管是將PN結(jié)封裝起來，并分別引出電極制成的。所謂PN結(jié)是將半導(dǎo)體材料(硅或鍺)利用特殊工藝制成P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體二極管電流方向，并將這兩塊半導(dǎo)體用專門技術(shù)結(jié)合起來，在它們的交界面上就會(huì)形成一個(gè)稱為PN結(jié)的特殊結(jié)構(gòu)。這個(gè)PN結(jié)對(duì)來自兩個(gè)方向的電流呈現(xiàn)不同的性質(zhì)，在外加電壓足夠大時(shí)(一般約0．3～0．6V)，電流只能從陽極(P型半導(dǎo)體一側(cè))流向陰極(N型半導(dǎo)體一側(cè))，反方向是不能導(dǎo)通的。

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二極管的電流、電壓關(guān)系

二極管的電流、電壓關(guān)系是指管內(nèi)流過的電流與其兩端所加電壓之間的關(guān)系。對(duì)二極管施加正向電壓和反向電壓兩種情況時(shí)，對(duì)應(yīng)有二極管的導(dǎo)通狀態(tài)和截止?fàn)顟B(tài)。

1．正向偏置與導(dǎo)通狀態(tài)

二極管陽極接高電位，陰極接低電位，連接電路如圖(a)所示，這種連接稱為二極管的正向偏置。此時(shí)調(diào)節(jié)串聯(lián)在電路中的電阻大小可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)二極管VD兩端正向電壓較低時(shí)(小于0．5V)，電路中幾乎沒有電流，燈泡也不發(fā)光；當(dāng)二極管兩端正向電壓大于0．5V后，電路中電流增加很快，燈泡發(fā)光。隨著電流增大，二極管VD兩端電壓維持在0．6～0．7V之間不再增加。由此可見，在正向偏置情況下，二極管表現(xiàn)出不同電壓下具有不同的電阻值。為了準(zhǔn)確描述這個(gè)物理現(xiàn)象，可以記錄每個(gè)電壓下對(duì)應(yīng)的電流，從而描繪成曲線，可得到圖(b)所示的二極管正向電流、電壓關(guān)系特性

在圖(b)所示正向特性中，當(dāng)正向電壓較小時(shí)，正向電流幾乎為零(曲線OA段)，這時(shí)二極管并未真正導(dǎo)通，這一段所對(duì)應(yīng)的電壓稱為二極管的死區(qū)電壓或閾值電壓，通常硅管約為0．5V，鍺管約為0．2V。當(dāng)正向電壓大于死區(qū)電壓后，正向電流迅速增加，這時(shí)二極管才真正導(dǎo)通，由圖(b)可見，在A點(diǎn)以后曲線很陡，說明二極管兩端電壓幾乎恒定，硅管約為0．6～0．7V，鍺管約為0．2～0．3v。

2．反向偏置與截止?fàn)顟B(tài)

二極管陽極接低電位，陰極接高電位，連接電路如圖(a)所示，這種連接稱為二極管的反向偏置。此時(shí)調(diào)節(jié)串聯(lián)在電路中的電阻大小發(fā)現(xiàn)，即使二極管兩端反向電壓較高時(shí)，電路中仍然幾乎沒有電流，燈泡不發(fā)光。當(dāng)二極管兩端反向電壓到達(dá)足夠大時(shí)(對(duì)于各種二極管該電壓數(shù)值不同)，二極管會(huì)突然導(dǎo)通，并造成二極管的永久損壞。同樣可將反向偏置情況下的二極管電流與電壓關(guān)系描繪成曲線，可得如下圖(b)所示二極管反向電流、電壓關(guān)系特性。