發布日期：2022-10-09 點擊率：3854
【導讀】二極管，（英語：Diode），電子元件當中，一種具有兩個電極的裝置，只允許電流由單一方向流過，許多的使用是應用其整流的功能。而變容二極管（Varicap Diode）則用來當作電子式的可調電容器。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（稱為順向偏壓），反向時阻斷 （稱為逆向偏壓）。
二極管
二極管，（英語：Diode），電子元件當中，一種具有兩個電極的裝置，只允許電流由單一方向流過，許多的使用是應用其整流的功能。而變容二極管（Varicap Diode）則用來當作電子式的可調電容器。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（稱為順向偏壓），反向時阻斷 （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電流的電子器件。在半導體二極管內部有一個PN結兩個引線端子，這種電子器件按照外加電壓的方向，具備單向電流的傳導性。一般來講，晶體二極管是一個由p型半導體和n型半導體燒結形成的p-n結界面。在其界面的兩側形成空間電荷層，構成自建電場。當外加電壓等于零時，由于p-n 結兩邊載流子的濃度差引起擴散電流和由自建電場引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態，這也是常態下的二極管特性。早期的二極管包含“貓須晶體（“Cat‘s Whisker” Crystals）”以及真空管（英國稱為“熱游離閥（Thermionic Valves）”）。現今最普遍的二極管大多是使用半導體材料如硅或鍺。
特性
正向性
外加正向電壓時，在正向特性的起始部分，正向電壓很小，不足以克服PN結內電場的阻擋作用，正向電流幾乎為零，這一段稱為死區。這個不能使二極管導通的正向電壓稱為死區電壓。當正向電壓大于死區電壓以后，PN結內電場被克服，二極管正向導通，電流隨電壓增大而迅速上升。在正常使用的電流范圍內，導通時二極管的端電壓幾乎維持不變，這個電壓稱為二極管的正向電壓。當二極管兩端的正向電壓超過一定數值 ，內電場很快被削弱，特性電流迅速增長，二極管正向導通。 叫做門坎電壓或閾值電壓，硅管約為0.5V，鍺管約為0.1V。硅二極管的正向導通壓降約為0.6~0.8V，鍺二極管的正向導通壓降約為0.2~0.3V。
反向性
外加反向電壓不超過一定范圍時，通過二極管的電流是少數載流子漂移運動所形成反向電流。由于反向電流很小，二極管處于截止狀態。這個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數量級，小功率鍺管在μA數量級。溫度升高時，半導體受熱激發，少數載流子數目增加，反向飽和電流也隨之增加。
擊穿
外加反向電壓超過某一數值時，反向電流會突然增大，這種現象稱為電擊穿。引起電擊穿的臨界電壓稱為二極管反向擊穿電壓。電擊穿時二極管失去單向導電性。如果二極管沒有因電擊穿而引起過熱，則單向導電性不一定會被永久破壞，在撤除外加電壓后，其性能仍可恢復，否則二極管就損壞了。因而使用時應避免二極管外加的反向電壓過高。
二極管是一種具有單向導電的二端器件，有電子二極管和晶體二極管之分，電子二極管因為燈絲的熱損耗，效率比晶體二極管低，所以現已很少見到，比較常見和常用的多是晶體二極管。二極管的單向導電特性，幾乎在所有的電子電路中，都要用到半導體二極管，它在許多的電路中起著重要的作用，它是誕生最早的半導體器件之一，其應用也非常廣泛。
二極管的管壓降：硅二極管（不發光類型）正向管壓降0.7V，鍺管正向管壓降為0.3V，發光二極管正向管壓降會隨不同發光顏色而不同。主要有三種顏色，具體壓降參考值如下：紅色發光二極管的壓降為2.0--2.2V，黃色發光二極管的壓降為1.8—2.0V，綠色發光二極管的壓降為3.0—3.2V，正常發光時的額定電流約為20mA。
二極管的電壓與電流不是線性關系，所以在將不同的二極管并聯的時候要接相適應的電阻。
特性曲線
與PN結一樣，二極管具有單向導電性。硅二極管典型伏安
特性曲線（圖）。在二極管加有正向電壓，當電壓值較小時，電流極小；當電壓超過0.6V時，電流開始按指數規律增大，通常稱此為二極管的開啟電壓；當電壓達到約0.7V時，二極管處于完全導通狀態，通常稱此電壓為二極管的導通電壓，用符號UD表示。
對于鍺二極管，開啟電壓為0.2V，導通電壓UD約為0.3V。在二極管加有反向電壓，當電壓值較小時，電流極小，其電流值為反向飽和電流IS。當反向電壓超過某個值時，電流開始急劇增大，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UBR表示。不同型號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，因勢壘區寬度很小，反向電壓較大時，破壞了勢壘區內共價鍵結構，使價電子脫離共價鍵束縛，產生電子-空穴對，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，勢壘區寬度較寬，不容易產生齊納擊穿。
雪崩擊穿
另一種擊穿為雪崩擊穿。當反向電壓增加到較大數值時，外加電場使電子漂移速度加快，從而與共價鍵中的價電子相碰撞，把價電子撞出共價鍵，產生新的電子-空穴對。新產生的電子-空穴被電場加速后又撞出其它價電子，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。無論哪種擊穿，若對其電流不加限制，都可能造成PN結永久性損壞。
什么是二極管的正向導通壓降
極管在正向導通的時候，流過電流的時候會產生壓降。
一般情況下，這個壓降和正向電流以及溫度有關。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通壓降
二極管電子電路中最基礎的元器件之一。作為最常見的元器件之一，二極管的基本性能參數我們都很熟悉，但也有一些很重要的參數很容易被我們忽視，它們到底是什么參數呢？
1、二極管導通電壓 二極管最大特性是具有單向導通性，因此被廣泛應用于整流電路、開關電路、保護電路等場合。所謂單向導電性，是指在二極管PN結兩端接入反向電壓時，二極管截止；在PN結兩端接一定值的正向電壓時，二極管才能導通。這個一定值的正向電壓，就是二極管的正向導通壓降。大學學習時常把二極管導通壓降認定為0.7V，但實際上，二極管的正向導通壓降并不是固定不變，而是和二極管流過的電流、環境溫度有關，它們的關系如下：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，T是熱力學溫度。在二極管的datasheet中也可以看到正向電壓的曲線圖
當溫度一定時，流過二極管的電流越大，導通電壓越大。將1N4148接在電源輸出端做防反接，當流過0～100mA電流時，1N4148輸出端電壓紋波達600mV，導致系統工作不正常。 由于二極管的導通壓降和流過的電流成正比，減小電流的跳動范圍，就可以減小導通壓降的變化幅度。在二極管輸出端加入10mA的恒定負載，當流過1N4148的電流從10mA至100mA時，輸出電壓紋波降到了260mV。
2、二極管結電容 二極管結電容也是容易被人忽視的重要參數。在低頻電路中，結電容的影響可以忽略不計。但在高頻電路中，結電容過大甚至能造成電路工作不正常。 以ESD保護二極管為例。為了防止外部靜電損壞內部電路，在高速通訊接口處通常都會加上ESD保護器件。ESD本身存在數十皮法的結電容，由于高速信號驅動能力有限，結電容越大，總線頻率越高，信號上升時間就越大，最終可能造成總線通訊失敗。因此將二極管應用在高速信號上時，盡量選擇結電容小的型號。 如果二極管型號已經確定無法修改，而又要降低結電容時該怎么辦呢？ 從下表看到，二極管結電容和其承受的反向電壓呈反比，反向電壓越大，結電容越小。因此可以通過增大二極管承受的反向電壓來降低二極管的結電容。
發光二極管的導通壓降和電流
1. 直插超亮發光二極管壓降
主要有三種顏色，然而三種發光二極管的壓降都不相同，具體壓降參考值如下：
紅色發光二極管的壓降為2.0--2.2V
黃色發光二極管的壓降為1.8—2.0V
綠色發光二極管的壓降為3.0—3.2V
正常發光時的額定電流約為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.
超亮發光二極管主要有三種顏色，然而三種發光二極管的壓降都不相同，具體壓降參考值如下：
紅色發光二極管的壓降為2.0--2.2V
黃色發光二極管的壓降為1.8—2.0V
綠色發光二極管的壓降為3.0—3.2V
正常發光時的額定電流約為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，
藍色白色紫色都是3V到3.2V，
全部采用恒流驅動，其中直徑3毫米的紅綠黃5毫安，白藍紫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。太陽能電池單體電壓0.8V左右，電流根據面積和材料決定。
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