二极管-历史，运行模式，VI特性，类型和应用

如果没有二极管，电子工业就不可能存金博宝博彩在。这是最简单的半导体一种在电子学领域广泛应用的设备。金博宝博彩本文将讨论什么是二极管，它的简史，工作方式，二极管的特点，类型，应用，优缺点。

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导体-定义，结构，类型和例子

什么是二极管

二极管是半导体只允许电流向一个方向流动的装置。二极管是由一块有两个电极的半导体材料制成的。一个p型半导体本征半导体是否掺杂了a三价杂质而且n型半导体掺有五价的杂质组装在一起形成p-n结。p型形成阳极，n型形成阴极。

硅(Si)、锗(Ge)和砷化镓(Ga As)等半导体同时具有导体和绝缘体的电学特性。188bet登入官网它们的原子紧密地聚集在一起，形成一种被称为“晶格，因为它们很少有自由电子。

图1 -二极管的PN结表示法、示意符号和物理视图

它们可以通过向这种晶体结构中添加杂质来导电，这种晶体结构比空穴产生更多的自由电子，反之亦然。这些杂质被称为捐助者或受体．向半导体原子中添加杂质原子的过程被称为兴奋剂．

硅是最常用的半导体。

二极管的工作原理

在p-n结中，p区有高浓度的空穴和很少的电子。而n区电子浓度高，空穴少。一个被称为扩散的过程发生，其中自由电子从n区扩散到p区，并在n侧与留下正离子的空穴结合。

p区很少有原子转化为负离子。同样，n区也有少数原子转化为正离子。n区和p区分别聚集大量正离子和负离子的中心区域称为中心区域耗尽层．

扩散过程在二极管的pn结处产生一个静电场，称为“潜在障碍”。势垒阻挡了正负离子穿过结的流动。

图2 -无偏PN结二极管

为了使二极管工作，外加直流电压以辅助载流子流过损耗层。这种施加外部直流电压的方法称为偏置。当P侧(阳极)连接到电源的正极，n侧(阴极)连接到电源的负极时，它被设置为正偏置。类似地，如果n端(阴极)连接到正极，p端(阳极)连接到负极，则称为反向偏置。

通常电阻与二极管串联以限制电流流动。

二极管的工作模式

根据施加电压的不同，二极管有两种工作模式。它们是:

• 正向偏压
• 反向偏压

当二极管正向偏压时会发生什么

在正向偏置时，负极连接到n区，使电子向p区移动。同样，将正极连接到p区，使p区孔向n区移动。

由于电子和空穴的运动，形成了中性原子。势垒的降低降低了耗尽区域的宽度，随着电源电压的增加，更多的原子转化为中性原子，在该区域可用的带电离子更少。损耗区宽度进一步减小。

图3 -正向偏压二极管

原子向中性原子的转换一直持续到耗尽区崩溃，因此大量电子和空穴穿过结，电流从阳极流向阴极。正偏二极188bet登入官网管的电阻非常小，电压降可以忽略不计。硅二极管的正向电压值约为0.7V。

总结：

• 188bet登入官网电阻低
• 电流只在正向偏压条件下流动。
• 二极管起着短路的作用。

当二极管反向偏压时会发生什么

当二极管为反向偏置即当n区(阴极)与正极相连，p区(阳极)与负极相连时，负极吸引p区空穴，正极吸引n区电子。

与电流相反的耗竭区变宽。二极管的电阻为无限大，反向偏置时无电流流过，且有小泄漏电流流过结端。

图4 -反向偏置二极管

总结：

• 188bet登入官网电阻比正向偏置高。
• 反向偏置条件下无电流流动。
• 二极管起着开路的作用。

PN结二极管的VI特性

PN结二极管的VI特性可以分为两部分，即正向偏置和反向偏置时的VI特性。下图显示了二极管的电压-电流特性。

图5- - - - - -PN结二极管的VI特性

正向偏压二极管的特性

非线性曲线表明，当p-n结正向偏置时，电阻、阻抗低，传导大量电流，称为无限电流。188bet登入官网

在正向偏置区域，VI特性用公式解释:

在这里,V_T= KT /问

在那里,

• 我_D=正向电流
• 我_年代饱和电流
• V_T=正向电压
• K = 1.38×10^-23年(玻耳兹曼常数)
• T =绝对温度
• Q = 1.6×10^-19年(电子)
• N =一个常数，其值为1或2，这取决于二极管的材料和物理结构。
  • 硅和锗n=1
  • 砷化镓n=2。

反向偏置二极管的特性

在反向偏置电流低，直到击穿，因此二极管看起来像一个开路。当输入电压达到击穿电压时，反向电流急剧增大。

当前值(I_D= - I_年代)是如此之小，以至于我们可以把它近似为零。

因此我们可以说:

• 我_D如果-V，则≈0_ZK < v_D<< -n V_T
• ∴V_D≈0.7_D>0(正向偏差)
• 我_Dif - V≈0_ZK < v_D< 0(反向偏置)

二极管类型

有许多类型的二极管是专门为特定应用而设计或修改的。下面是一些流行的二极管列表。

• 稳压二极管
• 光电二极管
• 发光二极管
• 肖特基势垒二极管
• PIN二极管
• 反向二极管
• Baritt二极管
• 耿氏二极管
• 阶跃恢复二极管
• 隧道二极管等。

图6 -二极管的类型

二极管的应用

二极管主要用于整流器、剪钳、夹钳、缓冲电路和电压调节器。下面将介绍它的一些应用以及电路图。

使用二极管作为整流器

当交流电压加到二极管上时，交流输入电压转换为直流输出电压称为整流。二极管单独使用或连接在一起产生各种整流电路，如半波整流和全波整流，用于功率和信号整流。

图7 -二极管整流电路

使用二极管作为快刀

剪切是一种波形整形，其中输入信号被剪切或切割以产生输入信号的平坦版本的输出。二极管切割电路用于电压限制应用，因为这种电路消除了低于零的电压。

图8 -二极管切割电路

使用二极管夹紧

防止信号超过某个定义值的电子电路称为箝位电路。二极管的箝位电路被用作电压倍增器和消除信号中的失真。

图9 -二极管夹紧电路

二极管的优点

二极管的优点包括:

• 二极管尺寸紧凑，兼容。
• 用某些二极管如齐纳二极管设计电子电路很简单。
• 二极管有助于控制电流。
• 这些二极管产生较少不必要的噪音。
• 某些二极管，如肖特基二极管，可以在高频率下工作。
• 发光二极管与其他二极管相比效率很高，它们可以发出预期颜色的光。
• 工作在高开关速度。

二极管的缺点

二极管的缺点包括:

• 功率耗散更多的齐纳二极管，因此它是低效率的重负载。
• 二极管对温度高度敏感。
• 放大在光电二极管电路中是必要的。
• 发光二极管与其他二极管相比价格昂贵。
• 某些二极管如肖特基二极管具有较低的最大反向电压
• 它们具有高的反向电流和阻抗。

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