二极管(Diode),是电子世界中一位“守门员”般的存在。看似简单的小黑管,却能在电路中实现整流、保护、电平钳位等多种关键作用。
本文将带你从原理出发,系统讲解二极管的结构、种类、特性曲线及实际应用,助你读懂这个“只准单行”的电子老将。
一、二极管原理:单向导通的“电子阀门”
二极管的核心功能是单向导电,其工作原理基于PN结结构:
P区:富含空穴(正电载流子)
N区:富含自由电子(负电载流子)
当P接正、N接负(正向偏置),PN结导通,图1;反之则截止,图2。如下图所示:
图1
图2
正向导通时,自由电子从N区向P区扩散,同时空穴从P区向N区扩散,在PN结之间形成电流通路;而反向偏置时,电荷被拉向相反方向,形成阻断状态。
其伏安特性曲线如下:
正向导通电压:硅管约0.7V,锗管约0.3V
反向截止区:漏电流极小,视为断路
击穿区:反向电压超过极限后导通(用于稳压管)
此外,二极管也有门槛电压(Uth)的概念:电压未超过此值前几乎不导通。
二、二极管种类:各司其职
类型
特点
典型应用
普通二极管
单向导电,耐压高,频率较低
整流、续流、反接保护
肖特基二极管
正向压降低(0.2~0.4V),反向恢复快,频率高
高频整流、DC-DC转换
稳压二极管
反向击穿后电压稳定,常用于参考电压
稳压电路、信号钳位