二极管是现代电子学中一种极为重要的基础元件,它的结构和原理构成了其在电路中独特功能的基石。从结构上看,二极管主要由P型半导体和N型半导体组成。P型半导体含有较多的空穴,而N型半导体则有较多的电子。当这两种半导体紧密结合在一起时,在它们的交界面就会形成一个特殊的区域,叫做PN结。这个PN结是二极管能够实现单向导电性的关键所在。从原理层面来说,当二极管两端施加正向电压时,即 P 型端接电源正极,N 型端接电源负极,此时外电场方向与内电场方向相反。在这个电压的作用下,P 区的空穴和 N 区的电子都向 PN 结移动,使得 PN 结变窄,形成较大的电流,二极管处于导通状态。例如,在一个简单的直流电源供电的电路中,如果串联一个二极管和一个电阻,当电源极性正确时,电路中有电流通过,电阻上会有电压降,这可以通过示波器观察到电压和电流的变化情况。激光二极管发出的激光方向性强,应用于光纤通信、激光打印机等领域。广东SP720ABG二极管达林顿晶体管
利用二极管的单向导电特性可以在主回路中串联一个二极管实现低成本且可靠的防反接功能。当电源极性接反时二极管处于截止状态阻止电流通过从而保护电路中的其他元器件不受损坏。倍压电路是一种利用二极管的单向导电特性实现电源电压倍增的电路。通过多个二极管和电容器的组合可以将较低的输入电压转换为较高的输出电压满足电路对高电压的需求。倍压电路广泛应用于高压发生器、静电除尘等领域。电压钳位电路是一种利用二极管将电路中的电压限制在一定范围内的电路。当电路中的电压超过设定值时二极管会导通并将多余的电压钳制在二极管的正向导通电压或反向击穿电压上从而保护电路中的其他元器件不受过高电压的损害。电压钳位电路广泛应用于各种保护电路中确保电路的安全可靠运行。STD6NF10 MOS(场效应管)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。

最大正向电流是二极管的一个重要参数。它表示二极管在正常工作情况下能够承受的最大正向电流值。如果流过二极管的正向电流超过这个最大值,二极管可能会因为过热而损坏。这个参数取决于二极管的材料、结构和封装形式等因素。例如,大功率二极管通常具有较大的最大正向电流值,这是因为它们采用了特殊的材料和封装设计,具有更好的散热性能。在电路设计中,必须根据实际工作电流来选择合适的二极管,确保二极管的最大正向电流大于实际工作电流,以保证二极管的安全可靠运行。
二极管的发展经历了漫长的过程。早期的二极管是由电子管构成的,体积大、功耗高且可靠性相对较低。随着半导体技术的兴起,半导体二极管逐渐取代了电子管二极管。20 世纪初,科学家们开始对半导体材料进行深入研究。在不断的实验和探索中,发现了半导体材料的特殊导电性质。到了 20 世纪中叶,硅和锗等半导体材料被广泛应用于二极管的制造。随着制造工艺的不断改进,二极管的性能得到了极大的提升,如降低了正向导通电压、提高了反向耐压能力等。如今,二极管的种类繁多,除了普通的整流二极管外,还出现了发光二极管、稳压二极管、肖特基二极管等具有特殊功能的二极管,满足了不同领域的需求。普通二极管反向电流极小,反向击穿后若电流过大易长久损坏。

太阳能电池中也用到了二极管的原理。太阳能电池的重点是 P - N 结,当太阳光照射到太阳能电池的半导体材料上时,光子激发产生电子 - 空穴对。在 P - N 结内建电场的作用下,电子向 N 区移动,空穴向 P 区移动,从而在太阳能电池的两端产生电势差。为了防止太阳能电池在夜间或无光照条件下,蓄电池中的电流反向流入太阳能电池,通常会在太阳能电池的输出端连接一个二极管,这个二极管起到了单向导通的作用,保护了太阳能电池和蓄电池。此外,在太阳能电池的阵列中,二极管还可以用于防止局部阴影等原因导致的电流反向流动,确保整个太阳能发电系统的稳定性和安全性。硅二极管正向导通电压高于锗二极管,稳定性更强,工业领域应用更广。PBLS4002D
光电二极管能将光信号转为电信号,可用于光通信、烟雾报警器等设备。广东SP720ABG二极管达林顿晶体管
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。广东SP720ABG二极管达林顿晶体管