最全面的二極管知識(shí)解讀，它的原理與選型，你知道嗎？
根據(jù)材料的導(dǎo)電能力，我們將形形色色的材料劃分為導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體。半導(dǎo)體是一種具有特殊性質(zhì)的物質(zhì)，它的導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間，所以被稱為半導(dǎo)體。二極管（Diode）算是半導(dǎo)體家族中的元老了，其最明顯的性質(zhì)就是它的單向?qū)щ娞匦?，它最大的特性就是單向?qū)щ?，也就是電流只可以從二極管的一個(gè)方向流過(guò)。二極管的作用有整流電路、檢波電路、穩(wěn)壓電路以及各種調(diào)制電路，主要都是由二極管來(lái)構(gòu)成的。二極管是最常用的電子元件之一，對(duì)于這樣的基礎(chǔ)元件我們應(yīng)牢牢掌握住他的作用原理以及基本電路，這樣才能為以后的電子技術(shù)學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。
今天100唯爾教育小編就結(jié)合100唯爾教育《電工電子技術(shù)》VR仿真課程來(lái)介紹下二極管的原理、選型等等知識(shí)。
一、二極管的工作原理
二極管的主要原理就是利用PN結(jié)的單向?qū)щ娦?，?span>PN結(jié)上加上引線和封裝就成了一個(gè)二極管。
晶體二極管為一個(gè)由P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體形成的PN結(jié)，在其界面處兩側(cè)形成空間電荷層，并建有自建電場(chǎng)。當(dāng)不存在外加電壓時(shí)，由于PN結(jié)兩邊載流子濃度差引起的擴(kuò)散電流和自建電場(chǎng)引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)。
當(dāng)外界有正向電壓偏置時(shí)，外界電場(chǎng)和自建電場(chǎng)的互相抑消作用使載流子的擴(kuò)散電流增加引起了正向電流。當(dāng)外界有反向電壓偏置時(shí)，外界電場(chǎng)和自建電場(chǎng)進(jìn)一步加強(qiáng)，形成在一定反向電壓范圍內(nèi)與反向偏置電壓值無(wú)關(guān)的反向飽和電流。
當(dāng)外加的反向電壓高到一定程度時(shí)，PN結(jié)空間電荷層中的電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到臨界值產(chǎn)生載流子的倍增過(guò)程，產(chǎn)生大量電子空穴對(duì)，產(chǎn)生了數(shù)值很大的反向擊穿電流，稱為二極管的擊穿現(xiàn)象。PN結(jié)的反向擊穿有齊納擊穿和雪崩擊穿之分。
二、二極管的分類
二極管的種類有很多，按照所用的半導(dǎo)體材料，可分為鍺二極管（Ge管）和硅二極管（Si管）；按照管芯結(jié)構(gòu)，又可分為點(diǎn)接觸型二極管、面接觸型二極管及平面型二極管。
根據(jù)二極管的不同用途，可分為檢波二極管、整流二極管、穩(wěn)壓二極管、開(kāi)關(guān)二極管、肖特基二極管、發(fā)光二極管等。
三、二極管兩大用途
1.反向極性保護(hù)
為了防反接電源，燒壞芯片，通常是反向接一個(gè)二極管，有兩種連接方式：
（1）串聯(lián)連接：二極管必須通過(guò)全部負(fù)載電流，消耗掉0.6V的電壓，減小了儀器的工作時(shí)間；所以要根據(jù)電路的電流大小選擇二極管；
（2）并聯(lián)連接：一旦反接，電流就會(huì)從二極管這個(gè)回路流過(guò)，不會(huì)流去主電路。這個(gè)方法的缺點(diǎn)是：電流很大，所以要選擇適合功率和電流的二極管。
2.整流
整流是充分低利用了二極管的單向?qū)щ娦?。通過(guò)阻塞波形的負(fù)半周把交流信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈動(dòng)的直流信號(hào)。通常是與電容一起聯(lián)合使用，二級(jí)管串聯(lián)，電容并聯(lián)，電容的作用是通過(guò)充放電使得輸出脈沖更加平滑，更趨近直流，是為濾波電容。根據(jù)需要，分為半波整流和全波整流。
四、二極管的選用
（1）額定正向工作電流
額定正向工作電流指二極管長(zhǎng)期連續(xù)工作時(shí)允許通過(guò)的最大正向電流值。
（2）最大浪涌電流
最大浪涌電流，是允許流過(guò)的過(guò)量正向電流，它不是正常電流，而是瞬間電流。其值通常是額定正向工作電流的20倍左右。
（3）最高反向工作電壓
加在二極管兩端的反向工作電壓高到一定值時(shí)，管子將會(huì)擊穿，失去單向?qū)щ娔芰?。為了保證使用安全，規(guī)定了最高反向工作電值。例如，lN4001二極管反向耐壓為50V，lN4007的反向耐壓為1000V。
（4）反向電流
反向電流是指二極管在規(guī)定的溫度和最高反向電壓作用下，流過(guò)二極管的反向電流。反向電流越小，管子的單方向?qū)щ娦阅茉胶?。反向電流與溫度密切相關(guān)，大約溫度每升高10℃，反向電流增大一倍。硅二極管比鍺二極管在高溫下具有較好的穩(wěn)定性。
（5）反向恢復(fù)時(shí)間
從正向電壓變成反向電壓時(shí)，電流一般不能瞬時(shí)截止，要延遲一點(diǎn)點(diǎn)時(shí)間，這個(gè)時(shí)間就是反向恢復(fù)時(shí)間。它直接影響二極管的開(kāi)關(guān)速度。
（6）最大功率
最大功率就是加在二極管兩端的電壓乘以流過(guò)的電流。這個(gè)極限參數(shù)對(duì)穩(wěn)壓二極管等顯得特別。
（7）頻率特性
由于結(jié)電容的存在，當(dāng)頻率高到某一程度時(shí)，容抗小到使 PN 結(jié)短路。導(dǎo)致二極管失去單向?qū)щ娦?，不能工作?span>PN 結(jié)面積越大，結(jié)電容也越大，越不能在高頻情況下工作。
五、二極管正負(fù)極如何判斷
1.普通二極管有色端標(biāo)識(shí)一極為負(fù)極；
2.發(fā)光二極管長(zhǎng)腳為正，短腳為負(fù)。如果腳一樣長(zhǎng)，發(fā)光二極管里面的大點(diǎn)是負(fù)極，小的是正極。有的發(fā)光二極管帶有一個(gè)小平面，靠近小平面的一根引線為負(fù)極。
萬(wàn)用表中：紅筆接“+”，黑筆接“-”；在測(cè)發(fā)光二極管時(shí)，低阻擋測(cè)不出來(lái)，可用RX10K檔測(cè)，兩表筆接觸二極管的兩級(jí)。如果電阻較小，黑表筆所接的是正極，電阻較大，黑表筆所接的是負(fù)極。發(fā)光二極管，若與TTL組件相連使用時(shí)，一般需串接一個(gè)470R的降壓電阻，以防器件的損壞。
3.晶體二極管
晶體二極管由一個(gè)PN結(jié)，兩條電極引線和管殼構(gòu)成。在PN結(jié)的兩側(cè)用導(dǎo)線引出加以封裝，就是晶體二極管。晶體二極管的字母符號(hào)為V。PN結(jié)的導(dǎo)通方向是從P型半導(dǎo)體到N型半導(dǎo)體，即P到N導(dǎo)通（P為正極，N為負(fù)極） 。PN結(jié)正向?qū)ǎ聪蚪刂?，具有單相?dǎo)電的特性。
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