最齐全的二极管知识解析-它的原理及选型

根据材料的导电能力，我们将形形色色的材料划分为导体、绝缘体和半导体。半导体是一种具有特殊性质的物质，它的导电能力介于导体和绝缘体之间，所以被称为半导体。二极管（Diode）算是半导体家族中的元老了，其最明显的性质就是它的单向导电特性，它最大的特性就是单向导电，也就是电流只可以从二极管的一个方向流过。二极管的作用有整流电路、检波电路、稳压电路以及各种调制电路，主要都是由二极管来构成的。二极管是最常用的电子元件之一，对于这样的基础元件我们应牢牢掌握住他的作用原理以及基本电路，这样才能为以后的电子技术学习打下良好的基础。

一、二极管的工作原理

二极管的主要原理就是利用PN结的单向导电性，在PN结上加上引线和封装就成了一个二极管。

晶体二极管为一个由P型半导体和N型半导体形成的PN结，在其界面处两侧形成空间电荷层，并建有自建电场。当不存在外加电压时，由于PN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。

当外界有正向电压偏置时，外界电场和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。当外界有反向电压偏置时，外界电场和自建电场进一步加强，形成在一定反向电压范围内与反向偏置电压值无关的反向饱和电流。

当外加的反向电压高到一定程度时，PN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。PN结的反向击穿有齐纳击穿和雪崩击穿之分。

二、二极管的分类

二极管的种类有很多，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）；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。

根据二极管的不同用途，可分为检波二极管、整流二极管、稳压二极管、开关二极管、肖特基二极管、发光二极管等。

三、二极管两大用途

1.反向极性保护

为了防反接电源，烧坏芯片，通常是反向接一个二极管，有两种连接方式：

（1）串联连接：二极管必须通过全部负载电流，消耗掉0.6V的电压，减小了仪器的工作时间；所以要根据电路的电流大小选择二极管；

（2）并联连接：一旦反接，电流就会从二极管这个回路流过，不会流去主电路。这个方法的缺点是：电流很大，所以要选择适合功率和电流的二极管。

2.整流

整流是充分低利用了二极管的单向导电性。通过阻塞波形的负半周把交流信号转换为脉动的直流信号。通常是与电容一起联合使用，二级管串联，电容并联，电容的作用是通过充放电使得输出脉冲更加平滑，更趋近直流，是为滤波电容。根据需要，分为半波整流和全波整流。

四、二极管的选用

（1）额定正向工作电流

额定正向工作电流指二极管长期连续工作时允许通过的最大正向电流值。

（2）最大浪涌电流

最大浪涌电流，是允许流过的过量正向电流，它不是正常电流，而是瞬间电流。其值通常是额定正向工作电流的20倍左右。

（3）最高反向工作电压

加在二极管两端的反向工作电压高到一定值时，管子将会击穿，失去单向导电能力。为了保证使用安全，规定了最高反向工作电值。例如，lN4001二极管反向耐压为50V，lN4007的反向耐压为1000V。

（4）反向电流

反向电流是指二极管在规定的温度和最高反向电压作用下，流过二极管的反向电流。反向电流越小，管子的单方向导电性能越好。反向电流与温度密切相关，大约温度每升高10℃，反向电流增大一倍。硅二极管比锗二极管在高温下具有较好的稳定性。

（5）反向恢复时间

从正向电压变成反向电压时，电流一般不能瞬时截止，要延迟一点点时间，这个时间就是反向恢复时间。它直接影响二极管的开关速度。

（6）最大功率

最大功率就是加在二极管两端的电压乘以流过的电流。这个极限参数对稳压二极管等显得特别。

（7）频率特性

由于结电容的存在，当频率高到某一程度时，容抗小到使 PN 结短路。导致二极管失去单向导电性，不能工作，PN 结面积越大，结电容也越大，越不能在高频情况下工作。

五、二极管正负极如何判断

1.普通二极管有色端标识一极为负极；

2.发光二极管长脚为正，短脚为负。如果脚一样长，发光二极管里面的大点是负极，小的是正极。有的发光二极管带有一个小平面，靠近小平面的一根引线为负极。

万用表中：红笔接“+”，黑笔接“-”；在测发光二极管时，低阻挡测不出来，可用RX10K档测，两表笔接触二极管的两级。如果电阻较小，黑表笔所接的是正极，电阻较大，黑表笔所接的是负极。发光二极管，若与TTL组件相连使用时，一般需串接一个470R的降压电阻，以防器件的损坏。

3.晶体二极管

晶体二极管由一个PN结，两条电极引线和管壳构成。在PN结的两侧用导线引出加以封装，就是晶体二极管。晶体二极管的字母符号为V。PN结的导通方向是从P型半导体到N型半导体，即P到N导通（P为正极，N为负极） 。PN结正向导通，反向截至，具有单相导电的特性。

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