描述

電子元件家族當(dāng)中，有一種只允許電流由單一方向流過，具有兩個(gè)電極的元件，稱為二極管。英語：Diode

二極管是現(xiàn)代電子產(chǎn)業(yè)的基石。

早期的二極管

早期的二極管包含“貓須晶體（Cat's Whisker Crystals）”和真空管(ThermionicValves)。

1904年，英國物理學(xué)家弗萊明根據(jù)“愛迪生效應(yīng)”發(fā)明了世界上第一只電子二極管--真空電子二極管。

它是依靠陰極熱發(fā)射電子到陽極實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通。

電源正負(fù)極接反則不能導(dǎo)電，它是一種能夠單向傳導(dǎo)電流的電子器件。

早期電子二極管存在體積大，需預(yù)熱，功耗大，易破碎等問題促使了晶體二極管的發(fā)明。

晶體二極管

又稱半導(dǎo)體二極管,1947年，美國人發(fā)明。

在半導(dǎo)體二極管內(nèi)部有一個(gè)PN結(jié)和兩個(gè)引出端。

這種電子器件按照外加電壓的方向，具備單向電流的傳導(dǎo)性?，F(xiàn)今最普遍的二極管大多是使用半導(dǎo)體材料如硅或鍺。

晶體二極管結(jié)構(gòu)

關(guān)于PN結(jié)

晶體二極管的核心是PN結(jié)，關(guān)于PN結(jié)首先要了解三個(gè)概念：

本征半導(dǎo)體：

指不含任何摻雜元素的半導(dǎo)體，如純硅晶片或純鍺晶片。

P型半導(dǎo)體：

摻雜了產(chǎn)生空穴的含較低電價(jià)雜質(zhì)的半導(dǎo)體，如在本征半導(dǎo)體中Si（4+）中摻入Al（3+）的半導(dǎo)體。

N型半導(dǎo)體：

摻雜了產(chǎn)生空穴的含較低電價(jià)雜質(zhì)的半導(dǎo)體二極管，如在本征半導(dǎo)體中硅Si（4+）中摻入磷P（5+）的半導(dǎo)體。

由P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體相接觸時(shí)，就產(chǎn)生一個(gè)獨(dú)特的P-N結(jié)界面，在界面的兩側(cè)形成空間電荷層，構(gòu)成自建電場。

當(dāng)外加電壓等于零時(shí)，由于P-N結(jié)兩邊載流子的濃度差引起擴(kuò)散電流和由自建電場引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)，這也是常態(tài)下的PN結(jié)。

以PN結(jié)為核心結(jié)構(gòu)，加上引線或引腳形成單向?qū)щ姷?strong>二極管。

當(dāng)外加電壓方向由P極指向N極時(shí)，導(dǎo)通。

晶體二極管的分類

按材料不同分類

按PN結(jié)結(jié)構(gòu)不同

點(diǎn)接觸型二極管

點(diǎn)接觸型二極管是在鍺或硅材料的單晶片上壓觸一根金屬針后，再通過電流法而形成的。

其PN結(jié)的靜電容量小，適用于高頻電路。因?yàn)闃?gòu)造簡單，所以價(jià)格便宜。對于小信號的檢波、整流、調(diào)制、混頻和限幅等一般用途而言，它是應(yīng)用范圍較廣的類型。與面結(jié)型相比較，點(diǎn)接觸型二極管正向特性和反向特性都差，因此，不能使用于大電流和整流。

制作工藝：將細(xì)鋁絲的一端接在陽極引線上，另一端壓在摻雜過的N型半導(dǎo)體上。加上電壓后，細(xì)鋁絲在接觸點(diǎn)出融化并滲入融化部分的中。這樣，接觸點(diǎn)實(shí)際上是P型半導(dǎo)體，并附著在N型半導(dǎo)體上形成PN結(jié)。

面接觸型二極管

面接觸型二極管的“PN結(jié)”面積較大，允許通過較大的電流（幾安到幾十安），主要用于把交流電變換成直流電的“整流”電路中。面接觸型晶體二極管比較適用于大電流開關(guān)。

平面型二極管

平面型二極管是一種特制的硅二極管，得名于半導(dǎo)體表面被制作得平整。最初，對于被使用的半導(dǎo)體材料是采用外延法形成的，故又把平面型稱為外延平面型。

在半導(dǎo)體單晶片（主要地是N型硅單晶片）上，擴(kuò)散P型雜質(zhì)，利用硅片表面氧化膜的屏蔽作用，在N型硅單晶片上僅選擇性地?cái)U(kuò)散一部分而形成的PN結(jié)。因PN結(jié)合的表面被氧化膜覆蓋，穩(wěn)定性好和壽命長。

它不僅能通過較大的電流，而且性能穩(wěn)定可靠，多用于開關(guān)、脈沖及高頻電路中。

晶體二極管的主要特性

二極管的伏安特性曲線

對PN結(jié)

外加電壓Uw方向?yàn)镻→N時(shí),Uw大于起動電壓，二極管導(dǎo)通；

外加電壓Uw方向?yàn)镹→P時(shí),Uw大于反向擊穿電壓，二極管擊穿；

晶體二極管主要性能參數(shù)

Idm最大整流電流

二極管連續(xù)工作允計(jì)通過的最大正向電流。電流過大，二極管會因過熱燒毀。大電流整流可加裝散熱片。

Urm最大反向電壓

Urm一般小于反向擊穿電壓，選規(guī)格以Urm為準(zhǔn)，并留有余量。過電壓易損壞二極管。

反向飽和電流Is

二極管外加反向電壓時(shí)的電流值。Is反向擊穿前很小，變化也很小。Is會隨溫度的升高而升高，一般地，常溫下硅管Is