【導(dǎo)讀】二極管，（英語(yǔ)：Diode），電子元件當(dāng)中，一種具有兩個(gè)電極的裝置，只允許電流由單一方向流過(guò)，許多的使用是應(yīng)用其整流的功能。而變?nèi)荻O管（Varicap Diode）則用來(lái)當(dāng)作電子式的可調(diào)電容器。大部分二極管所具備的電流方向性我們通常稱之為“整流（Rectifying）”功能。二極管最普遍的功能就是只允許電流由單一方向通過(guò)（稱為順向偏壓），反向時(shí)阻斷 （稱為逆向偏壓）。
二極管
二極管，（英語(yǔ)：Diode），電子元件當(dāng)中，一種具有兩個(gè)電極的裝置，只允許電流由單一方向流過(guò)，許多的使用是應(yīng)用其整流的功能。而變?nèi)荻O管（Varicap Diode）則用來(lái)當(dāng)作電子式的可調(diào)電容器。大部分二極管所具備的電流方向性我們通常稱之為“整流（Rectifying）”功能。二極管最普遍的功能就是只允許電流由單一方向通過(guò)（稱為順向偏壓），反向時(shí)阻斷 （稱為逆向偏壓）。因此，二極管可以想成電子版的逆止閥。早期的真空電子二極管；它是一種能夠單向傳導(dǎo)電流的電子器件。在半導(dǎo)體二極管內(nèi)部有一個(gè)PN結(jié)兩個(gè)引線端子，這種電子器件按照外加電壓的方向，具備單向電流的傳導(dǎo)性。一般來(lái)講，晶體二極管是一個(gè)由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體燒結(jié)形成的p-n結(jié)界面。在其界面的兩側(cè)形成空間電荷層，構(gòu)成自建電場(chǎng)。當(dāng)外加電壓等于零時(shí)，由于p-n 結(jié)兩邊載流子的濃度差引起擴(kuò)散電流和由自建電場(chǎng)引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)，這也是常態(tài)下的二極管特性。早期的二極管包含“貓須晶體（“Cat‘s Whisker” Crystals）”以及真空管（英國(guó)稱為“熱游離閥（Thermionic Valves）”）。現(xiàn)今最普遍的二極管大多是使用半導(dǎo)體材料如硅或鍺。
特性
正向性
外加正向電壓時(shí)，在正向特性的起始部分，正向電壓很小，不足以克服PN結(jié)內(nèi)電場(chǎng)的阻擋作用，正向電流幾乎為零，這一段稱為死區(qū)。這個(gè)不能使二極管導(dǎo)通的正向電壓稱為死區(qū)電壓。當(dāng)正向電壓大于死區(qū)電壓以后，PN結(jié)內(nèi)電場(chǎng)被克服，二極管正向?qū)ǎ娏麟S電壓增大而迅速上升。在正常使用的電流范圍內(nèi)，導(dǎo)通時(shí)二極管的端電壓幾乎維持不變，這個(gè)電壓稱為二極管的正向電壓。當(dāng)二極管兩端的正向電壓超過(guò)一定數(shù)值 ，內(nèi)電場(chǎng)很快被削弱，特性電流迅速增長(zhǎng)，二極管正向?qū)ā?叫做門坎電壓或閾值電壓，硅管約為0.5V，鍺管約為0.1V。硅二極管的正向?qū)▔航导s為0.6~0.8V，鍺二極管的正向?qū)▔航导s為0.2~0.3V。
反向性
外加反向電壓不超過(guò)一定范圍時(shí)，通過(guò)二極管的電流是少數(shù)載流子漂移運(yùn)動(dòng)所形成反向電流。由于反向電流很小，二極管處于截止?fàn)顟B(tài)。這個(gè)反向電流又稱為反向飽和電流或漏電流，二極管的反向飽和電流受溫度影響很大。一般硅管的反向電流比鍺管小得多，小功率硅管的反向飽和電流在nA數(shù)量級(jí)，小功率鍺管在μA數(shù)量級(jí)。溫度升高時(shí)，半導(dǎo)體受熱激發(fā)，少數(shù)載流子數(shù)目增加，反向飽和電流也隨之增加。
擊穿
外加反向電壓超過(guò)某一數(shù)值時(shí)，反向電流會(huì)突然增大，這種現(xiàn)象稱為電擊穿。引起電擊穿的臨界電壓稱為二極管反向擊穿電壓。電擊穿時(shí)二極管失去單向?qū)щ娦浴Ｈ绻O管沒(méi)有因電擊穿而引起過(guò)熱，則單向?qū)щ娦圆灰欢〞?huì)被永久破壞，在撤除外加電壓后，其性能仍可恢復(fù)，否則二極管就損壞了。因而使用時(shí)應(yīng)避免二極管外加的反向電壓過(guò)高。
二極管是一種具有單向?qū)щ姷亩似骷须娮佣O管和晶體二極管之分，電子二極管因?yàn)闊艚z的熱損耗，效率比晶體二極管低，所以現(xiàn)已很少見(jiàn)到，比較常見(jiàn)和常用的多是晶體二極管。二極管的單向?qū)щ娞匦裕瑤缀踉谒械碾娮与娐分校家玫桨雽?dǎo)體二極管，它在許多的電路中起著重要的作用，它是誕生最早的半導(dǎo)體器件之一，其應(yīng)用也非常廣泛。
二極管的管壓降：硅二極管（不發(fā)光類型）正向管壓降0.7V，鍺管正向管壓降為0.3V，發(fā)光二極管正向管壓降會(huì)隨不同發(fā)光顏色而不同。主要有三種顏色，具體壓降參考值如下：紅色發(fā)光二極管的壓降為2.0--2.2V，黃色發(fā)光二極管的壓降為1.8—2.0V，綠色發(fā)光二極管的壓降為3.0—3.2V，正常發(fā)光時(shí)的額定電流約為20mA。
二極管的電壓與電流不是線性關(guān)系，所以在將不同的二極管并聯(lián)的時(shí)候要接相適應(yīng)的電阻。
特性曲線
與PN結(jié)一樣，二極管具有單向?qū)щ娦浴９瓒O管典型伏安
特性曲線（圖）。在二極管加有正向電壓，當(dāng)電壓值較小時(shí)，電流極小；當(dāng)電壓超過(guò)0.6V時(shí)，電流開(kāi)始按指數(shù)規(guī)律增大，通常稱此為二極管的開(kāi)啟電壓；當(dāng)電壓達(dá)到約0.7V時(shí)，二極管處于完全導(dǎo)通狀態(tài)，通常稱此電壓為二極管的導(dǎo)通電壓，用符號(hào)UD表示。
對(duì)于鍺二極管，開(kāi)啟電壓為0.2V，導(dǎo)通電壓UD約為0.3V。在二極管加有反向電壓，當(dāng)電壓值較小時(shí)，電流極小，其電流值為反向飽和電流IS。當(dāng)反向電壓超過(guò)某個(gè)值時(shí)，電流開(kāi)始急劇增大，稱之為反向擊穿，稱此電壓為二極管的反向擊穿電壓，用符號(hào)UBR表示。不同型號(hào)的二極管的擊穿電壓UBR值差別很大，從幾十伏到幾千伏。
反向擊穿按機(jī)理分為齊納擊穿和雪崩擊穿兩種情況。在高摻雜濃度的情況下，因勢(shì)壘區(qū)寬度很小，反向電壓較大時(shí)，破壞了勢(shì)壘區(qū)內(nèi)共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)，使價(jià)電子脫離共價(jià)鍵束縛，產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，致使電流急劇增大，這種擊穿稱為齊納擊穿。如果摻雜濃度較低，勢(shì)壘區(qū)寬度較寬，不容易產(chǎn)生齊納擊穿。
雪崩擊穿
另一種擊穿為雪崩擊穿。當(dāng)反向電壓增加到較大數(shù)值時(shí)，外加電場(chǎng)使電子漂移速度加快，從而與共價(jià)鍵中的價(jià)電子相碰撞，把價(jià)電子撞出共價(jià)鍵，產(chǎn)生新的電子-空穴對(duì)。新產(chǎn)生的電子-空穴被電場(chǎng)加速后又撞出其它價(jià)電子，載流子雪崩式地增加，致使電流急劇增加，這種擊穿稱為雪崩擊穿。無(wú)論哪種擊穿，若對(duì)其電流不加限制，都可能造成PN結(jié)永久性損壞。
什么是二極管的正向?qū)▔航?/p>
極管在正向?qū)ǖ臅r(shí)候，流過(guò)電流的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生壓降。
一般情況下，這個(gè)壓降和正向電流以及溫度有關(guān)。通常硅二極管，電流越大，壓降越大。溫度越高，壓降越小。
但是碳化硅二極管卻是溫度越高，壓降越大。
如何正確使用二極管的導(dǎo)通壓降
二極管電子電路中最基礎(chǔ)的元器件之一。作為最常見(jiàn)的元器件之一，二極管的基本性能參數(shù)我們都很熟悉，但也有一些很重要的參數(shù)很容易被我們忽視，它們到底是什么參數(shù)呢？
1、二極管導(dǎo)通電壓 二極管最大特性是具有單向?qū)ㄐ裕虼吮粡V泛應(yīng)用于整流電路、開(kāi)關(guān)電路、保護(hù)電路等場(chǎng)合。所謂單向?qū)щ娦裕侵冈诙O管PN結(jié)兩端接入反向電壓時(shí)，二極管截止；在PN結(jié)兩端接一定值的正向電壓時(shí)，二極管才能導(dǎo)通。這個(gè)一定值的正向電壓，就是二極管的正向?qū)▔航怠４髮W(xué)學(xué)習(xí)時(shí)常把二極管導(dǎo)通壓降認(rèn)定為0.7V，但實(shí)際上，二極管的正向?qū)▔航挡⒉皇枪潭ú蛔儯呛投O管流過(guò)的電流、環(huán)境溫度有關(guān)，它們的關(guān)系如下：i=IS（equ/kt-1） 其中，IS是二極管的反向飽和電流，q是電子電量，k是玻爾茲曼常數(shù)，T是熱力學(xué)溫度。在二極管的datasheet中也可以看到正向電壓的曲線圖
當(dāng)溫度一定時(shí)，流過(guò)二極管的電流越大，導(dǎo)通電壓越大。將1N4148接在電源輸出端做防反接，當(dāng)流過(guò)0～100mA電流時(shí)，1N4148輸出端電壓紋波達(dá)600mV，導(dǎo)致系統(tǒng)工作不正常。 由于二極管的導(dǎo)通壓降和流過(guò)的電流成正比，減小電流的跳動(dòng)范圍，就可以減小導(dǎo)通壓降的變化幅度。在二極管輸出端加入10mA的恒定負(fù)載，當(dāng)流過(guò)1N4148的電流從10mA至100mA時(shí)，輸出電壓紋波降到了260mV。
2、二極管結(jié)電容 二極管結(jié)電容也是容易被人忽視的重要參數(shù)。在低頻電路中，結(jié)電容的影響可以忽略不計(jì)。但在高頻電路中，結(jié)電容過(guò)大甚至能造成電路工作不正常。 以ESD保護(hù)二極管為例。為了防止外部靜電損壞內(nèi)部電路，在高速通訊接口處通常都會(huì)加上ESD保護(hù)器件。ESD本身存在數(shù)十皮法的結(jié)電容，由于高速信號(hào)驅(qū)動(dòng)能力有限，結(jié)電容越大，總線頻率越高，信號(hào)上升時(shí)間就越大，最終可能造成總線通訊失敗。因此將二極管應(yīng)用在高速信號(hào)上時(shí)，盡量選擇結(jié)電容小的型號(hào)。 如果二極管型號(hào)已經(jīng)確定無(wú)法修改，而又要降低結(jié)電容時(shí)該怎么辦呢？ 從下表看到，二極管結(jié)電容和其承受的反向電壓呈反比，反向電壓越大，結(jié)電容越小。因此可以通過(guò)增大二極管承受的反向電壓來(lái)降低二極管的結(jié)電容。
發(fā)光二極管的導(dǎo)通壓降和電流
1. 直插超亮發(fā)光二極管壓降
主要有三種顏色，然而三種發(fā)光二極管的壓降都不相同，具體壓降參考值如下：
紅色發(fā)光二極管的壓降為2.0--2.2V
黃色發(fā)光二極管的壓降為1.8—2.0V
綠色發(fā)光二極管的壓降為3.0—3.2V
正常發(fā)光時(shí)的額定電流約為20mA。
2.貼片LED壓降
紅色的壓降為1.82-1.88V，電流5-8mA
綠色的壓降為1.75-1.82V，電流3-5mA
橙色的壓降為1.7-1.8V，電流3-5mA
蘭色的壓降為3.1-3.3V，電流8-10mA
白色的壓降為3-3.2V，電流10-15mA.
超亮發(fā)光二極管主要有三種顏色，然而三種發(fā)光二極管的壓降都不相同，具體壓降參考值如下：
紅色發(fā)光二極管的壓降為2.0--2.2V
黃色發(fā)光二極管的壓降為1.8—2.0V
綠色發(fā)光二極管的壓降為3.0—3.2V
正常發(fā)光時(shí)的額定電流約為20mA。
紅色1.5-1.8v，
綠色1.6-2.0v
黃色1.6-2.0v
蘭色2.2v
白色3.2-3.6v
紅色LED是1.6V，
黃色約1.7V，
綠色約1.8V，
藍(lán)色白色紫色都是3V到3.2V，
全部采用恒流驅(qū)動(dòng)，其中直徑3毫米的紅綠黃5毫安，白藍(lán)紫10毫安，直徑5毫米的翻倍。
其中白色的有大功率的1W2W3W都有，但是要加散熱片。鋰電池的最低工作電壓是3.6V，充滿為4.2V，鉛電池單個(gè)2V，極限充電電壓2.3V，最低放電電壓1.7V，鎳鎘、鎳氫電池單電壓1.2V，終止放電電壓1V，極限充電電壓1.42V。一次性鋰電池3V電壓。太陽(yáng)能電池單體電壓0.8V左右，電流根據(jù)面積和材料決定。
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