二极管(Diode),是一种具有不对称电导的双电极电子元件。理想的二极管在正向导通时两个电极(阳极和阴极)间拥有零电阻,而反向时则有无穷大电阻,即电流只允许由单一方向流过二极管。因此二极管具有单向导电的特点,可起到整流的作用。

1.二极管的工作原理

晶体二极管是一个由p型半导体和n型半导体形成的p-n结,在其界面处两侧形成了空间电荷层,并且建有自建电场,当不存在外加电压时,因为p-n结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。 当产生正向电压偏置时,外界电场与自建电场的互相抑消作用使载流子的扩散电流增加引起了正向电流(也就是导电的原因)。 当产生反向电压偏置时,外界电场与自建电场进一步加强,形成在一定反向电压范围中与反向偏置电压值无关的反向饱和电流I0(这也就是不导电的原因)。
当外加的反向电压高到一定程度时,p-n结空间电荷层中的电场强度达到临界值产生载流子的倍增过程,产生大量电子 空穴对,产生了数值很大的反向击穿电流,称为二极管的击穿现象。

二极管的工作原理

2.二极管种类

二极管种类有很多,按照所用的半导体材料,可分为 锗二极管(Ge管)和硅二极管(Si管)。根据其不同用途,可分为检波二极管、整流二极管稳压二极管、开关二极管、隔离二极管、肖特基二极管发光二极管、硅功率开关二极管、旋转二极管等。按照管芯结构,又可分为点接触型二极管、面接触型二极管及平面型二极管。点接触型二极管是用一根很细的金属丝压在光洁的半导体晶片表面,通以脉冲电流,使触丝一端与晶片牢固地烧结在一起,形成一个“PN结”。由于是点接触,只允许通过较小的电流(不超过几十毫安),适用于高频小电流电路,如收音机的检波等。面接触型二极管的“PN结”面积较大,允许通过较大的电流(几安到几十安),主要用于把交流电变换成直流电的“整流”电路中。平面型二极管是一种特制的硅二极管,它不仅能通过较大的电流,而且性能稳定可靠,多用于开关、脉冲及高频电路中。

二极管种类

3.二极管的作用

1.整流
整流二极管主要用于 整流电路,即把 交流电变换成脉动的 直流电。整流二极管都是面结型,因此结电容较大,使其工作频率较低,一般为3kHZ以下。
2.开关
二极管在正向电压作用下电阻很小,处于导通状态,相当于一只接通的开关;在反向电压作用下,电阻很大,处于截止状态,如同一只断开的开关。利用二极管的开关特性,可以组成各种逻辑电路。
3.限幅
二极管正向导通后,它的正向压降基本保持不变(硅管为0.7V,锗管为0.3V)。利用这一特性,在电路中作为限幅元件,可以把信号幅度限制在一定范围内。
4.续流
开关电源的电感中和继电器等感性负载中起续流作用。
5.检波
检波二极管的主要作用是把高频信号中的低频信号检出。它们的结构为点接触型。其结电容较小,工作频率较高,一般都采用锗材料制成。
6.阻尼
阻尼二极管多用在高频电压电路中,能承受较高的反向击穿电压和较大的峰值电流,一般用在电视机电路中,常用的阻尼二极管有2CN1、2CN2、BSBS44等。
7.显示
用于VCD、DVD、计算器等显示器上。
8.稳压
这种管子是利用二极管的反向击穿特性制成的,在电路中其两端的电压保持基本不变,起到稳定电压的作用。常用的稳压管有2CW55、2CW56等。
9.触发
触发二极管又称双向触发二极管(DIAC)属三层结构,具有对称性的二端半导体器件。常用来触发双向可控硅;,在电路中作过压保护等用途。

二极管的作用