二极管是一种具有单向导电特性的半导体器件,由一个 PN 结、电极引线和外壳封装而成。PN 结是其重要结构,P 型半导体一侧带正电,富含空穴;N 型半导体一侧带负电,含有大量自由电子。当二极管两端施加正向电压(阳极接正,阴极接负)且超过其导通阈值(硅管约 0.7V,锗管约 0.3V)时,PN 结变窄,载流子扩散形成正向电流,此时二极管处于导通状态;而施加反向电压时,PN 结变宽,只存在微弱的反向饱和电流,二极管截止。这种单向导电特性使二极管能够实现整流、限幅、稳压等功能,广泛应用于各类电子电路中,如同电路中的 “单向阀门”,控制电流的流向与大小。激光二极管可发射强度高的单色激光束。BC849B SOT-23
二极管在整流电路中的应用非常普遍。整流电路利用二极管的单向导电性,将交流电转换为直流电。在交流电的正半周期内,二极管导通,允许电流通过;在负半周期内,二极管截止,阻止电流通过。这样,交流电就被转换成了单向的脉动直流电。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。利用二极管的这种开关特性,可以组成各种逻辑电路,实现信号的转换和处理。1N4732A,133 稳压(齐纳)二极管二极管是单向导电的半导体器件,电流只能从阳极流向阴极,反向则截止。

在光电检测方面,光电二极管有着普遍的应用。在自动控制系统中,如自动照明控制系统,光电二极管可以作为光传感器。它可以检测环境中的光照强度变化,当光照强度低于或高于一定值时,通过电路反馈,控制系统可以自动打开或关闭照明设备。在太阳能光伏发电系统中,光电二极管也是一种重要的检测元件。它可以测量太阳光的强度,为太阳能电池板的角度调整和功率控制提供依据,以提高太阳能发电的效率。此外,在光学测量仪器中,光电二极管可以用于测量光的强度、频率等参数,为科学研究和工业生产中的光学测量提供了准确的手段。
除了锗和硅,还有一些特殊材料制成的二极管。例如,砷化镓二极管,它具有高频、高速的特性。在微波通信、雷达等高频领域有着广泛的应用。由于砷化镓材料本身的电子迁移速度快,砷化镓二极管能够在高频信号下快速响应,实现信号的快速整流、调制等功能,满足高速通信和高精度探测等领域的需求。这些不同材料的二极管为电子工程师们提供了丰富的选择,以适应不同的电路设计要求。光电二极管,它是一种将光信号转换为电信号的二极管。在光通信、光电传感器等领域有着重要应用。例如,在光纤通信中,光电二极管可以接收光信号,并将其转换为电信号进行后续的处理。在光电传感器中,它可以检测环境中的光照强度变化,如在自动窗帘控制系统中,光电二极管可以感知光线的强弱,从而控制窗帘的开合。光电二极管能将光信号转换为电信号。

太阳能二极管,也称为光伏二极管,其工作原理基于光电效应。当太阳光照射到光伏二极管的 PN 结时,光子能量被吸收,产生电子 - 空穴对。在 PN 结内电场的作用下,电子和空穴分别向 N 区和 P 区移动,从而在 PN 结两端产生电动势,实现光能到电能的转换。在太阳能发电系统中,大量的光伏二极管组成光伏板,将太阳能转化为直流电,为各类用电设备供电。这种可再生能源利用方式具有清洁、环保、可持续等优点,随着技术的不断进步,光伏二极管的光电转换效率不断提高,成本逐渐降低,在全球能源结构调整中占据越来越重要的地位,为缓解能源危机和应对气候变化提供了有力支持。小信号二极管适用于微弱信号的检波与开关。74AUP1G373GM
检波二极管利用单向导电特性,从高频调幅波中解调出低频信号,在收音机等设备中完成信号还原。BC849B SOT-23
当二极管两端施加反向电压时,外电场方向与内电场方向相同,会使得 PN 结变宽。这种情况下,只有极少数的载流子在反向电压的作用下形成微弱的反向电流,这个电流通常非常小,可以忽略不计,二极管此时处于截止状态。在实际应用中,比如在一些防止电源反接的电路设计中,利用二极管的这种单向导电性,可以有效地保护电路中的其他元件不被反向电流损坏。二极管这种独特的单向导电特性,就像一个单向阀门,只允许电流在特定的方向流动,为电子电路的设计提供了极大的灵活性和功能性。BC849B SOT-23