而电阻，电容器而且电感器作为电路的基本元素，它是半导体器件，它实际上拥有内在的魔力。每个电子电路都有几十个半导体器件，如二极管、晶体管、稳压器、运算放大器、电源开关等。每一种都有自己的属性和应用。在本文中，我们将介绍最基本的半导体器件二极管．

也许，你可能已经听过这样的说法:“二极管是具有两个终端的半导体器件，只在一个特定的方向上导电，允许电流通过它们……”但这是为什么呢?在设计电路的时候，这和我们有什么关系呢?什么是不同类型的二极管我们应该在哪个应用程序中使用它们?坚持住，因为当你读这篇文章时，所有这些问题都会得到答案。

什么是二极管?

让我们从回答最基本的问题开始。什么是二极管?

二极管，正如我前面所说的，是一个具有两个终端的圆柱形半导体组件。有很多二极管类型但最常用的一种如下所示。

这两个终端被命名为阳极而且阴极，我们将进入符号和如何识别终端，但现在只要记住，任何二极管将只有两个终端(至少大部分)，他们是阳极和阴极。二极管的另一个黄金法则是，它们允许电流仅以一个方向通过它们，即从阳极到阴极。这二极管特性这使得它在许多应用中都很有用。

要知道为什么它们只向一个方向传导，我们必须看看它们是如何构成的。二极管由两个均掺杂的p型半导体和n型半导体材料连接而成。当这两种材料结合在一起时，有趣的事情发生了，它们在中间形成了另一个小层，称为损耗层。这是因为p型层有多余的空穴，n型层有多余的电子，它们都试图扩散到彼此之间形成一个高电阻堵塞，如下图所示。这个阻塞层称为耗尽层。

这个耗尽层(堵塞)必须被打破，如果电流流过二极管。当正电压加到阳极，负电压加到阴极时，二极管被称为正偏状态。在这种状态下，正电压将泵入更多的空穴到p型区域，负电压将泵入更多的电子到n型区域，这导致损耗层击穿套管电流从阳极流向阴极。使二极管正向导电所需的最小电压称为正向击穿电压。

或者，如果负压加到阳极，正电压加到阴极，则二极管被称为处于反向偏置状态。在这种状态下，负电压将泵入更多的电子到p型，而n型材料将从正电压中获得更多的空穴，这使得耗尽层更强，从而不允许电流流过它。请记住，这些特性只适用于理想的二极管(理论)，实际上，即使在反向偏置模式下，也会有一点电流流动。我们稍后再讨论这个问题。

上面的动画演示了二极管在电路中的工作，有两个电路，我们都试图发光的Led与电池。在一个电路中，二极管正向偏置，在另一个电路中，二极管反向偏置。当模拟运行时，你可以注意到，只有正向偏置二极管允许电流流过它，从而发光的LED，反向偏置二极管不允许任何电流通过它。

二极管类型，引脚和符号

现在，我们已经了解了二极管的基础知识，重要的是要知道有不同类型的二极管，每个都有特殊的性质和应用。在本文中，我们只介绍三种主要类型的二极管，它们是整流二极管，齐纳二极管和肖特基二极管。所有二极管的图片、端子和符号如下表所示

二极管类型	梢出	象征
整流二极管
齐纳二极管
肖特基二极管

如表中所示整流二极管而且肖特基二极管肖特基二极管外观相似，但通常比传统二极管尺寸大。另一方面，齐纳二极管可以很容易地识别其特有的橙色和灰色线，如上表所示。

阳极和阴极端子可以通过二极管上的灰线来识别，靠近灰线的引脚将是阴极。与符号类似，三角形的底部永远是阳极，另一端是阴极。记住这一点非常重要，因为在解释二极管连接的电路时，它总是被认为是自我理解的。

二极管术语和特性

当你是为您的电路选择二极管或者试图理解二极管在电路中的操作，你必须考虑二极管的规格，可以在其数据表中找到。为了理解这些值的实际含义，让我们看看几个常用的术语。

正向压降(Vf):当二极管工作在正向偏置条件下，它将允许电流流过它们。在这种状态下，二极管上会有一些压降，这个压降称为正向压降。对于一个理想的二极管，它应该尽可能低。

最大正向电流(如果):我们已经知道二极管将允许电流流过，当它是正向偏压时，可以允许的最大电流是什么，由最大正向电流回答。通常应确保此电流大于电路的负载电流。

反向击穿电流(Vr):好的，这是我告诉过你的一个问题，当二极管反向偏压时，它将不允许电流流过。这是正确的，但并非对所有电压值都适用。因此，二极管所能承受击穿的最大电压称为反向击穿电压。通常这种电压的值将非常高，例如，如果反向击穿电压为500V，二极管将不允许电流通过反向偏置状态，直到电压超过这个500V。

反向偏置电流(Ir):虽然二极管确实不允许电流在反向偏置模式下流过，但理想情况下电流的值不会为零。将有一个非常小的和可忽略不计(取决于电路)电流仍然流过二极管。这种电流称为反向偏置电流。这个电流的值将在mA甚至uA的范围内。对于一个理想的二极管，这个电流的值应该尽可能低。这种电流称为反向漏电流。

反向恢复时间:假设您正在正向偏置模式下操作二极管，然后通过改变电压的极性将其更改为反向偏置模式。现在二极管不会突然停止，它将需要一些时间来阻塞通过它的电流。这个时间称为反向恢复时间。

终端(I-V)结二极管特性:还有其他参数，如功耗，热阻等与二极管相关。这些值也可以在二极管的数据表中找到。为了更多地了解二极管，让我们看看二极管的一个重要图形，即电流vs电压I-V曲线。理想二极管的I-V曲线是这样的。

在这里，在第一象限，你可以看到二极管工作在正向偏置模式，在第三象限，二极管工作在反向偏置和击穿区域。该图的x轴表示通过二极管的电压，y轴表示通过二极管的电流。在正向偏置模式中，你可以注意到二极管开始导电(允许电流)只有当电压横跨二极管(V_D)大于0.5V，这是二极管正向电压的值，对于硅二极管，正向电压可以高达0.7V，如上图所示。

在反向偏置期间，二极管上的电压处于负电位，因此电流也显示为负方向。在这里，你可以看到二极管不允许电流(期望一个小的值)流过它，直到击穿电压(V_双相障碍)。

应用电路

二极管根据其性质和类型有广泛的应用。让我们尝试覆盖整流器，齐纳和肖特基二极管的最重要的应用与他们的电路图。

整流二极管

整流二极管也就是普通二极管是任何电源电路中最常见的二极管，无论是简单的线性电源还是SMPS电路。顾名思义，这些二极管用于整流目的的电路，如全波和半波整流。除此之外，它们还被用作开关应用和转换电路中的自由二极管。

整流电路

整流二极管可用于半波整流二极管和全波整流二极管。为了简单起见，我们来看看半波整流电路。半波整流器的电路图和图如下所示

输入电压源Vs是一个有效值为220V的交流正弦波。这种交流波可以在一个二极管的帮助下进行整流。如图所示，在正半周期期间，二极管正向偏置，因此输出电压横跨负载，电流在正方向流动。但在负半周期二极管是反向偏置，因此没有电流到达负载和输出电压保持在0V如图所示。这样，电流总是只允许在一个方向上流动，从而将交流电转换为直流电。

当然，该电路也存在输出电压不均匀、不实用等缺点。但是现在你已经有了这个想法，你可以看看全桥整流器，有四个二极管，通常用于线性稳压器电路。此外，整流电路的末端会有一个电容器来过滤波纹，如果你想了解更多关于电容器的知识，请阅读电容器介绍文章。

齐纳二极管

齐纳二极管广泛应用于两种电路中，一种是粗稳压电路，另一种是过压保护电路。齐纳二极管有两个重要的额定值，寻找这是齐纳电压和功率。二极管常用的可用值有3.9V、4.7V、5.1V、6.8V、7.5V和15V

在下面的电路中，输入电压可以在0V到12V之间变化，但输出电压永远不会超过5.1V，因为齐纳的反向击穿电压(齐纳电压)是5.1V。当输入电压小于5.1V时，输出电压将等于输入电压，但当它超过5.1V时，输出电压将调节到5.1V。

该电路的这一特性可用于保护5V的ADC引脚(过电压保护电路)，因为引脚可以读取0-5V的电压，但如果超过5V，齐纳将不允许超电压。类似地，当输入电压较高时，同样的电路可用于调节5.1V的负载。但是这种电路的电流限制非常小。

在设计齐纳电路时，一个重要的事情是要考虑齐纳电阻。这个电阻是用来限制电流通过齐纳，从而保护它从加热和损坏。齐纳电阻的值取决于齐纳二极管的齐纳电压和额定功率。的公式计算齐纳系列电阻Rs如下图所示

对于一个1N4734A齐纳二极管Vz的值为5.9 V, Pz为500mW，现在电源电压(Vs)为12V, Rs的值将为

Rs = (12-5.9)/Iz

Iz = Pz/Vz = 500mW / 5.9V = ~85mA

因此，Rs =(12-5.9)/85 = 71欧姆

Rs = 71欧姆(约)

肖特基二极管

肖特基二极管也被用于保护电路，如反向极性保护电路，因为它的低正向压降。让我们来看看一种常见的反极性保护电路

当Vcc和地以正确的极性连接时，二极管正向传导，负载接收电源。这里的优点是，与整流二极管的0.7V相比，二极管的正向压降非常少，约为0.04V。这样就不会有太多的功率损耗二极管，肖特基二极管可以允许更多的电流通过它比一个普通二极管，它也有更快的开关速度，因此可以用于高频电路。现在我已经说了这些，你可能会有一个问题。

肖特基二极管和普通二极管的区别是什么?

是的，肖特基二极管具有更快的开关速度，低导通损耗和比普通二极管更高的正向电流。它可能听起来优于普通二极管，但它有一个主要缺点。即它具有低的反向击穿电压，由于这一特点，它不能用于整流电路，因为整流电路在开关过程中总是有高的反向电压出现。

特殊的二极管

除了常用的整流、齐纳和肖特基二极管类型还有其他特殊的二极管，有特定的应用程序，让快速通过他们。

LED:是的，发光二极管(LED)顾名思义就是一个二极管。你应该已经熟悉了这些东西，因为它们被普遍发现和使用。LED有很多类型，但是圆形LED是最常见的一种。

桥式整流器:我们知道整流二极管用于整流电路，对于全桥式整流电路，我们需要四个二极管以有序的方式连接。这种设置本身是在一个称为整流二极管的包中可用的。的RB156就是这样一个例子。

光电二极管:光电二极管是一种二极管，它允许电流通过基于落在它上面的光。它被用作检测光线的传感器，通常可以在直线跟随器，避障机器人中找到，甚至作为物体计数器或速度传感器设备。你可以了解更多光电二极管在这个链接中。

激光二极管:激光也是一种类似于LED的二极管。它们具有二极管类似的特性，但在正向偏置模式下，它们发出带有压降的光，在它们之间充当负载。的650nM激光二极管是最常用的激光二极管。

TVS二极管:另一种重要的特殊类型的二极管是TVS二极管，它代表瞬态电压抑制器。它是一种特殊类型的二极管，通常用于电源电路中处理电压峰值，以保护电路。这些二极管也被称为跨极二极管或晶闸管。

变容二极管:变容二极管用作可变电容器。当二极管在反向偏压模式下工作时，可以控制耗尽区域的宽度，使其充当电容器。这些二极管也被称为曲张二极管，通常用于射频电路。

不同类型的二极管封装

现在我们已经学习了二极管的所有基础知识，我相信您现在可以为您的电路选择所需的二极管。但是到目前为止，我们已经看到了一种通孔型二极管，它通常是可用的，而且对原型很好，但在大多数产品中，你不会发现这些通孔封装。有许多不同类型的二极管封装，我们将讨论现在。

通孔封装

这些是常用的面包板和性能板友好。这些包被命名为DO-7、DO-35、DO-41、DO-204等，其中DO-41最常见。这些包也被称为轴向铅二极管．

表面贴装风格

在大多数准备生产使用的最终产品中SMD组件。这些都是便宜的，虽然孔，并有一个小的形式因素。SOD-323, SOD-523, SOD-123, SOD-80C是一些流行的二极管SMD封装。在大多数电源电路设计人员仍然使用通孔型，因为它们具有大电流容量和较少的EMI问题，所以SMD通常是数字电路的首选。

3端子螺栓安装

此外，还有三种终端专用二极管被应用于航天工业等先进领域。它们具有高电流和开关能力。这些可以在TO-64, TO-208, TO-254包中找到。该罐之间有一个槽，允许它们被螺栓固定到头部沉体，这些也被称为螺栓安装二极管。