二极管（Diode）的原理和应用

电阻率介于金属和绝缘体之间且载流子浓度在一定温度范围内随温度的升高而增高的材料称为半导体，如硅、锗等四价元素。

纯净的半导体材料称为本征半导体，给本征半导体掺入微量的其他元素，会大大提高半导体的导电能力。在四价元素硅或锗中掺入微量的三价元素硼或铝，掺杂后空穴数目大量增加，空穴导电成为这种半导体的主要导电方式，这类半导体称为空穴半导体或P型半导体。在四价元素硅或锗中掺入微量的五价元素磷或锑，掺杂后自由电子数目大量增加，自由电子导电成为这种半导体的主要导电方式，这类半导体称为电子半导体或N型半导体。

基本特性起因于载流子在半导体内流动的器件称为半导体器件。为便于规范使用，将半导体器件分为分立半导体器件和集成电路。

在一块完整的硅片上，用不同掺杂工艺使一边形成N型半导体、另一边形成P型半导体，在它们的交界面附近区域形成的空间电荷区称为PN结。PN结具有单向导电性，这是晶体管和集成电路最基础、最重要的物理原理。

二极管就是基于PN结的单向导电原理制作的半导体器件。二极管有一个PN结和正、负两个引脚。正引脚称为阳极A，负引脚称为阴极K，由于有两个电极故称为二极管，也称为晶体二极管或半导体二极管。

如图3.4-1（a）所示的3个二极管分别是普通二极管（D）、稳压二极管（VD）和发光二极管（PD）。二极管有白色或黑色圆环的一端为负极，另一端为正极；发光二极管较长的引脚为正极，较短的引脚为负极。普通二极管、稳压二极管和发光二极管的电路符号如图3.4-1（b）所示。

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图3.4-2　二极管伏安特性曲线

图3.4-1　二极管

二极管具有单向导电的特性，一般情况下，电流只能从阳极流向阴极，其伏安特性曲线如图3.4-2所示。

正极接在高电位、负极接在低电位时，二极管就会导通，这种连接方式称为正向偏置，简称正偏。当加在二极管两端的正向电压很小时，二极管仍然不能导通，流过二极管的正向电流十分微弱。只有当正向电压大于导通电压（锗二极管约为0.2V，硅二极管约为0.6V）后，二极管才能导通，导通后二极管两端的正向压降基本上保持不变（锗二极管约为0.3V，硅二极管约为0.7V）。

正极接在低电位、负极接在高电位时，二极管中几乎没有电流流过，此时二极管处于截止状态，这种连接方式称为反向偏置，简称反偏。二极管处于反向偏置时，仍然会有微弱的反向电流流过二极管，称为漏电流。当二极管两端的反向电压增大到某一数值，反向电流会急剧增大，二极管将失去单方向导电特性，这种状态称为二极管的击穿。

由于单向导电性，使得二极管广泛应用在整流、检波、保护和数字电路上，是电路中用途最广的元件之一。