二极管入门知识：二极管结构和工作原理

二极管入门知识：二极管结构和工作原理在自然界中，根据材料的导电能力，我们可以将他们划分导体、绝缘体和半导体。常见的导体如铜和铝、常见的绝缘体如橡胶、塑料等。什么是半导体呢？半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间，常见的半导体材料有硅（Si）和锗（Ge）。到此，请记住两种半导体材料：硅、锗。因为以后你会听说硅管、锗管。意思很明显，说明这种二极管或三极管是用硅或锗作为基材的。

半导体硅原子结构图半导体有几个特性有必要了解一下：热敏性、光敏性和掺杂性；半导体的热敏性：半导体的导电能力受温度影响较大，当温度升高时，半导体的导电能力大什么是本征半导体、P型半导体和N型半导体，有哪些区别？本征半导体：纯净的半导体称为本征半导体。P型半导体：在本征半导体硅或锗中掺入微量的三价元素硼（B）或镓，就形成P型半导体。

P型半导体示意图－空穴是多数载流子

N型半导体：在本征半导体硅或锗中掺入微量的五价元素磷（P）就形成N型半导体。

N型半导体中自由电子是多数载流子

PN结和二极管在半导体硅或锗中一部分区域掺入微量的三价元素硼使之成为P型，另一部分区域掺入微量的五价元素磷使之成为N型半导体。在P型和N型半导体的交界处就形成一个PN结。一个PN结就是一个二极管，P区的引线称为阳极，N区的引线称为阴极。

二极管结构图：P区引线成为阳极、N区引线成为阴极

二极管的单向导电性能二极管具前单向导电性能，（1）正向导通：当PN结加上正向电压，即P区接蓄电池正级，N区接蓄电池负极时，PN结处于导通状态，如图所示，试灯有电流通过，点亮。二极管正向导通示意图注意二极管正向导通时存在着电压降，什么意思呢？如果蓄电池电压是12V，则试灯上的电压一定小于12V，大约是11.6V吧，哪0.4V在那里呢？在二极管上，这0.4V就是二极管的电压降。二极管的电压降取决于二极管采用的是锗管还是硅管：锗管的电压降是0.2V左右；而硅管的电压降是0.5V左右。如果蓄电池电压低于二极管正常导通的电压降，则二极管将不能导通。这个原理的重要性在二极管你可能体会不到，但是到了三极管就显的非常重要了。（2）反向截止：当PN结加上反正电压，即P区接蓄电池负极，N区接蓄电池正极时，PN结处于截止状态，如图所示，试灯没有电流通过，不能点亮。

二极管反向截止示意图

二极管接反向电压时，存在着一个耐压的问题：如果加在二极管的反向电压过高，二极管受不了，就会击穿，此时二极管不在处于截止状态，而是处于导通状态。如果我们设定一个击穿电压，当达到反向击穿电压时，二极管会击穿导通。如果现在电压又小于了击穿电压，二极管会怎么样？对于普通二极管，此时还会处于导通状态，这意味着二极管已经失去了反向截止的作用了。后面会提到一种稳压二极管，我们设定一个击穿电压，当达到反向击穿电压时，二极管会击穿导通。如果现在电压又小于了击穿电压，二极管恢复到截止状态。解读二极管的伏安特性曲线了解了二极管的结构和作用原理后，有一个曲线：二极管的伏安特性曲线；我想大家需要了解一下。伏安特性曲线是加在二极管的的电压（单位是伏）和二极管电流（单位是安）的关系曲线。在这个二极管的伏安特性曲线上，可以分为正向特性和反向特性两部分来看，并能从中反映出二极管的几个重要的工作参数：

二极管的正向伏安特性曲化分析

二极管的正向特性：二极管两端加载正向电压；当电压低于0.5V（硅管）时，流通电流为0，此时0.5V的电压称为死区电压；当电压高于死区电压时，二极管导通，此时二极管上存在着约0.5V的电压降。在二极管加正向电压时，可以看出二极管的两个重要的参数：（１）正向电压降：越小越好；（２）正向电流：如果二极管用于整流，必须考虑；

二极管的反向伏安特性曲化分析

二极管的反向特性：二极管两端加载反向电压；当电压低于20V时（图中所示），二极管虽然截止，但是仍有很小的反向漏电流；当电压大于20V后，反向电压击穿二极管，电流会迅速增大。在二极管加反向电压时，可以看出二极管的两个重要的参数：

（３）反向漏电流：越小越好；（４）反向击穿电压：二极管用于整流时，必须考虑

二极管在汽车发电机整流器中的应用

二极管的的主要应用是整流，可以将交流电转换为直流电，对于单相交流电，需要四个二极管组成一个整流电路，这个整流电路被称为桥式整流电路。

二极管桥式整流电路

但是对于单相交流电，二极管桥式整流电路只是将交流电的负半周翻转，所以此时的直流电是肪动直流电。现在汽车发电机采用的是三相交流电，通过内部的二极管整流器将交流转