電子元器件電路應用設計之二極管
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摘要 : 二極管又稱晶體二極管,簡稱二極管(diode)，另外，還有早期的真空電子二極管；它是一種具有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，具備單向電流的轉導性。
二極管又稱晶體二極管,簡稱二極管(diode)，另外，還有早期的真空電子二極管；它是一種具有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，具備單向電流的轉導性。
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。
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。然而實際上二極管并不會表現出如此完美的開與關的方向性，而是較為復雜的非線性電子特征——這是由特定類型的二極管技術決定的。二極管使用上除了用做開關的方式之外還有很多其他的功能。
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Vth，內電場很快被削弱，電流迅速增長，二極管正向導通。Vth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。
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，小功率硅管的反響飽和電流在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，少數截流子數目增加，反向飽和電流也隨之增加。
我們通常所說的“續流二極管”由于在電路中起到續流的作用而得名，一般選擇快速恢復二極管或者肖特基二極管來作為“續流二極管”，它在電路中一般用來保護元件不被感應電壓擊穿或燒壞，以并聯的方式接到產生感應電動勢的元件兩端，并與其形成回路，使其產生的高電動勢在回路以續電流方式消耗，從而起到保護電路中的元件不被損壞的作用。
例如：下面的繼電器開關電路
當開關的負載為繼電器或電動機等電感性負載時，在截斷流過負載的電流時（晶體管進入截止狀態）會產生反向電動勢。這時產生的電壓非常大。當這種電壓超過晶體管的集電極-基極間、集電極-發射機間電壓的最大額定值Vcbo、Vceo時，晶體管將會被擊穿。
整流二極管
整流二極管一般為平面型硅二極管，用于各種電源整流電路中。
普通串聯穩壓電源電路中使用的整流二極管，對截止頻率的反向恢復時間要求不高，只要根據電路的要求選擇最大整流電流和最大反向工作電流符合要求的整流二極管即可。例如，1N系列、2CZ系列、RLR系列等。
整流二極管一般應用在電源電路中，常見的有交流變直流時的電橋。防止電源接反時的，保護二極管等等。對于這類二極管，主要應用的是其單向導電性。在實際的應用中，比較常用的系列是1N系列。
穩壓二極管，英文名稱Zener diode，又叫齊納二極管。此二極管是一種直到臨界反向擊穿電壓前都具有很高電阻的半導體器件.在這臨界擊穿點上，反向電阻降低到一個很小的數值，在這個低阻區中電流增加而電壓則保持恒定，穩壓二極管是根據擊穿電壓來分檔的，因為這種特性，穩壓管主要被作為穩壓器或電壓基準元件使用.其伏安特性見圖1，穩壓二極管可以串聯起來以便在較高的電壓上使用，通過串聯就可獲得更多的穩定電壓。
這類二極管往往應用在對電壓有一定的特殊要求的地方，高于穩壓二極管的電壓將會被二極管吃掉，從而起到穩壓的作用，當然也可也到限幅的作用。這種二極管一般在單片機電路中，常用用于對輸入高電壓的信號進行處理，以整輸入電壓在一個合理的范圍，確保不對單片機的I/O端口進行破壞。
