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。二极管的价格相对低廉,这使得它在电子制造业中得到了广泛应用。BUK7506-55A
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。江门SZMM5Z5V6T1G二极管变容二极管二极管还可用于稳压电路中,保持输出电压的稳定。

二极管的正向特性曲线描述了二极管正向导通时电流与电压之间的关系。在正向特性曲线的起始阶段,当正向电压较小时,二极管的正向电流非常小,几乎可以忽略不计,此时二极管处于死区。随着正向电压的增加,当电压超过死区电压后,二极管的正向电流开始迅速增加,并且电流与电压之间近似呈指数关系。不同材料的二极管,其死区电压和正向特性曲线的斜率有所不同。例如,硅二极管的死区电压约为 0.5V,锗二极管的死区电压约为 0.1V。通过对正向特性曲线的研究,可以了解二极管的导通特性,为电路设计中选择合适的二极管提供依据。
在电路中,二极管还可以起到限流的作用。当电路中的电流过大时,二极管会导通并分流一部分电流,从而保护其他元器件不受损坏。特别是在LED照明电路中,二极管可以有效限制LED灯的电流,延长其使用寿命。在开关电源的电感中和继电器等感性负载中,二极管还起到续流的作用。当开关管关断时,电感中的电流不能突变,会产生一个反向的感应电动势。此时,二极管导通并形成一个通路,消耗掉这个反向电动势产生的能量,保护电路中的其他元器件不受损坏。在电路中,二极管常被用作整流器,将交流电转换为直流电。

光电二极管是一种能够将光信号转换为电信号的器件,其工作原理基于内光电效应。当光线照射到光电二极管的 PN 结时,光子能量激发电子 - 空穴对,在电场作用下形成光电流。光电二极管通常工作在反向偏置状态,此时光电流与光照强度成正比,线性度好,响应速度快。在光通信系统中,光电二极管用于接收光纤传输的光信号,将其转换为电信号后进行放大和解调;在光电传感器中,通过检测光电流的变化,可实现对物体的位置、距离、颜色等参数的测量,如自动感应门利用光电二极管检测人体反射的红外光,触发开门动作。此外,雪崩光电二极管(APD)通过雪崩倍增效应,可进一步提高光信号检测的灵敏度,适用于远距离、弱光信号的检测场景。在数字电路中,二极管常用作开关元件,实现逻辑功能。C106M1G
双向触发二极管可双向导通,在晶闸管触发电路中作为触发器件,控制电路的通断与功率调节。BUK7506-55A
二极管依据功能可分为多种类型,每种类型都在电子电路中有着独特的作用,为电路设计提供了丰富的功能模块。整流二极管是非常常见的一种。它的主要功能是将交流电转换为直流电。在电源电路中,无论是小型的电子设备电源,还是大型的工业电源系统,整流二极管都发挥着关键作用。例如,在一个简单的半波整流电路中,利用一个整流二极管,当交流电压处于正半周时,二极管导通,电流通过负载;而当交流电压处于负半周时,二极管截止,负载上没有电流通过。这样,在负载两端就得到了一个只有正半周的脉动直流电压。在全波整流和桥式整流电路中,多个整流二极管相互配合,可以更有效地将交流电转换为直流电,提高整流效率,为后续的电子设备提供稳定的直流电源。BUK7506-55A