二極管原理

　　晶體二極管為一個由p型半導體和n型半導體形成的p-n結，在其界面處兩側形成空間電荷層，并建有自建電場，二極管原理如下：

　　1.當不存在外加電壓時，由于p-n結兩邊載流子濃度差引起的擴散電流和自建電場引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態。

　　2.當外界有正向電壓偏置時，外界電場和自建電場的互相抑消作用使載流子的擴散電流增加引起了正向電流。

　　3.當外界有反向電壓偏置時，外界電場和自建電場進一步加強，形成在一定反向電壓范圍內與反向偏置電壓值無關的反向飽和電流I0。

　　4.當外加的反向電壓高到一定程度時，p-n結空間電荷層中的電場強度達到臨界值產生載流子的倍增過程，產生大量電子空穴對，產生了數值很大的反向擊穿電流，稱為二極管的擊穿現象。

　　二極管導電特性

　　二極管最重要的特性就是單方向導電性。在電路中，電流只能從二極管的正極流入，負極流出。下面通過簡單的實驗說明二極管的正向特性和反向特性。

　　正向特性

　　在電子電路中，將二極管的正極接在高電位端，負極接在低電位端，二極管就會導通，這種連接方式，稱為正向偏置。必須說明，當加在二極管兩端的。正向電壓很小時，二極管仍然不能導通，流過二極管的正向電流十分微弱。只有當正向電壓達到某一數值(這一數值稱為“門檻電壓”，鍺管約為0.2V，硅管約為0.6V)以后，二極管才能直正導通。導通后二極管兩端的電壓基本上保持不變(鍺管約為0.3V，硅管約為0.7V)，稱為二極管的“正向壓降”。

　　反向特性

　　在電子電路中，二極管的正極接在低電位端，負極接在高電位端，此時二極管中幾乎沒有電流流過，此時二極管處于截止狀態，這種連接方式，稱為反向偏置。二極管處于反向偏置時，仍然會有微弱的反向電流流過二極管，稱為漏電流。當二極管兩端的反向電壓增大到某一數值，反向電流會急劇增大，二極管將失去單方向導電特性，這種狀態稱為二極管的擊穿。

　　二極管的主要參數

　　用來表示二極管的性能好壞和適用范圍的技術指標，稱為二極管參數。不同類型的二極管有不同的特性參數。

　　1、額定正向工作電流是指二極管長期連續工作時允許通過的最大正向電流值。因為電流通過管子時會使管芯發熱，溫度上升，溫度超過容許限度(硅管為140左右，鍺管為90左右)時，就會使管芯過熱而損壞。所以，二極管使用中不要超過二極管額定正向工作電流值。例如，常用的IN4001-4007型鍺二極管的額定正向工作電流為1A。

　　2、最高反向工作電壓加在二極管兩端的反向電壓高到一定值時，會將管子擊穿，失去單向導電能力。為了保證使用安全，規定了最高反向工作電壓值。例如：IN4001二極管反向耐壓為50V;IN4007反向耐壓為1000V。

　　3、反向電流是指二極管在規定的溫度和最高反向電壓作用下，流過二極管的反向電流。反向電流越小，管子的單方向導電性能越好。值得注意的是反向電流與溫度有著密切的關系，大約溫度每升高10，反向電流增大一倍。

　　例如2AP1型鍺二極管，在25時反向電流若為250uA，溫度升高到35，反向電流將上升到500uA，依此類推，在75時，它的反向電流已達8mA，不僅失去了單方向導電特性，還會使管子過熱而損壞。又如，2CP10型硅二極管，25時反向電流僅為5uA，溫度升高到75時，反向電流也不過160uA。故硅二極管比鍺二極管在高溫下具有較好的穩定性。初學者在業余條件下可以使用萬用表測試二極管性能的好壞。測試前先把萬用表的轉換開關撥到歐姆檔的RX1K檔位(注意不要使用RX1檔，以免電流過大燒壞二極管)，再將紅、黑兩根表筆短路，進行歐姆調零。

　　正向特性測試：把萬用表的黑表筆(表內正極)搭觸二極管的正極，紅表筆(表內負極)搭觸二極管的負極。若表針不擺到0值而是停在標度盤的中間，這時的阻值就是二極管的正向電阻，一般正向電阻越小越好。若正向電阻為0值，說明管芯短路損壞，若正向電阻接近無窮大值，說明管芯斷路。短路和斷路的管子都不能使用。

　　反向特性測試：把萬且表的紅表筆搭觸二極管的正極，黑表筆搭觸二極管的負極，若表針指在無窮大值或接近無窮大值，管子就是合格的。

　　二極管的作用

　　二極管的作用主要表現在以下幾個方面：

　　1、浪涌保護電路：穩壓管在準確的電壓下擊穿，這就使得它可作為限制或保護之元件來使用，因為各種電壓的穩壓二極管都可以得到，故對于這種應用特別適宜。圖中的穩壓二極管D是作為過壓保護器件。只要電源電壓VS超過二極管的穩壓值D就導通，使繼電器J吸合負載RL就與電源分開。

　　2、電視機里的過壓保護電路：EC是電視機主供電壓，當EC電壓過高時，D導通，三極管BG導通，其集電極電位將由原來的高電平(5V)變為低電平，通過待機控制線的控制使電視機進入待機保護狀態。

　　3、電弧抑制電路：在電感線圈上并聯接入一只合適的穩壓二極管(也可接入一只普通二極管原理一樣)的話，當線圈在導通狀態切斷時，由于其電磁能釋放所產生的高壓就被二極管所吸收，所以當開關斷開時，開關的電弧也就被消除了。這個應用電路在工業上用得比較多，如一些較大功率的電磁吸控制電路就用到它。

　　4、串聯型穩壓電路：在此電路中，串聯穩壓管BG的基極被穩壓二極管D鉗定在13V，那么其發射極就輸出恒定的12V電壓了。這個電路在很多場合下都有應用。