【導(dǎo)讀】二極管，（英語：Diode），電子元件當(dāng)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(yīng)用其整流的功能。而變?nèi)荻O管（Varicap Diode）則用來當(dāng)作電子式的可調(diào)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(dāng)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(yīng)用其整流的功能。而變?nèi)荻O管（Varicap Diode）則用來當(dāng)作電子式的可調(diào)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(dǎo)電流的電子器件。在半導(dǎo)體二極管內(nèi)部有一個PN結(jié)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(dǎo)性。一般來講，晶體二極管是一個由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體燒結(jié)形成的p-n結(jié)界面。在其界面的兩側(cè)形成空間電荷層，構(gòu)成自建電場。當(dāng)外加電壓等于零時，由于p-n 結(jié)兩邊載流子的濃度差引起擴(kuò)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(tài)，這也是常態(tài)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(xiàn)今最普遍的二極管大多是使用半導(dǎo)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(jié)內(nèi)電場的阻擋作用，正向電流幾乎為零，這一段稱為死區(qū)。這個不能使二極管導(dǎo)通的正向電壓稱為死區(qū)電壓。當(dāng)正向電壓大于死區(qū)電壓以后，PN結(jié)內(nèi)電場被克服，二極管正向?qū)ǎ娏麟S電壓增大而迅速上升。在正常使用的電流范圍內(nèi)，導(dǎo)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(dāng)二極管兩端的正向電壓超過一定數(shù)值 ，內(nèi)電場很快被削弱，特性電流迅速增長，二極管正向?qū)ā?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?qū)▔航导s為0.6~0.8V，鍺二極管的正向?qū)▔航导s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(shù)載流子漂移運(yùn)動所形成反向電流。由于反向電流很小，二極管處于截止?fàn)顟B(tài)。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(shù)量級，小功率鍺管在μA數(shù)量級。溫度升高時，半導(dǎo)體受熱激發(fā)，少數(shù)載流子數(shù)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(shù)值時，反向電流會突然增大，這種現(xiàn)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?qū)щ娦浴Ｈ绻O管沒有因電擊穿而引起過熱，則單向?qū)щ娦圆灰欢〞挥谰闷茐模诔烦饧与妷汉螅湫阅苋钥苫謴?fù)，否則二極管就損壞了。因而使用時應(yīng)避免二極管外加的反向電壓過高。

二極管是一種具有單向?qū)щ姷亩似骷须娮佣O管和晶體二極管之分，電子二極管因?yàn)闊艚z的熱損耗，效率比晶體二極管低，所以現(xiàn)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?qū)щ娞匦裕瑤缀踉谒械碾娮与娐分校家玫桨雽?dǎo)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(dǎo)體器件之一，其應(yīng)用也非常廣泛。

二極管的管壓降：硅二極管（不發(fā)光類型）正向管壓降0.7V，鍺管正向管壓降為0.3V，發(fā)光二極管正向管壓降會隨不同發(fā)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(fā)光二極管的壓降為2.0--2.2V，黃色發(fā)光二極管的壓降為1.8—2.0V，綠色發(fā)光二極管的壓降為3.0—3.2V，正常發(fā)光時的額定電流約為20mA。

二極管的電壓與電流不是線性關(guān)系，所以在將不同的二極管并聯(lián)的時候要接相適應(yīng)的電阻。

特性曲線

與PN結(jié)一樣，二極管具有單向?qū)щ娦浴９瓒O管典型伏安

特性曲線（圖）。在二極管加有正向電壓，當(dāng)電壓值較小時，電流極小；當(dāng)電壓超過0.6V時，電流開始按指數(shù)規(guī)律增大，通常稱此為二極管的開啟電壓；當(dāng)電壓達(dá)到約0.7V時，二極管處于完全導(dǎo)通狀態(tài)，通常稱此電壓為二極管的導(dǎo)通電壓，用符號UD表示。

對于鍺二極管，開啟電壓為0.2V，導(dǎo)通電壓UD約為0.3V。在二極管加有反向電壓，當(dāng)電壓值較小時，電流極小，其電流值為反向飽和電流IS。當(dāng)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(jī)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(qū)寬度很小，反向電壓較大時，破壞了勢壘區(qū)內(nèi)共價鍵結(jié)構(gòu)，使價電子脫離共價鍵束縛，產(chǎn)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(qū)寬度較寬，不容易產(chǎn)生齊納擊穿。

雪崩擊穿

另一種擊穿為雪崩擊穿。當(dāng)反向電壓增加到較大數(shù)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(chǎn)生新的電子-空穴對。新產(chǎn)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(jié)永久性損壞。

什么是二極管的正向?qū)▔航?/p>

極管在正向?qū)ǖ臅r候，流過電流的時候會產(chǎn)生壓降。

一般情況下，這個壓降和正向電流以及溫度有關(guān)。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(dǎo)通壓降

二極管電子電路中最基礎(chǔ)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(shù)我們都很熟悉，但也有一些很重要的參數(shù)很容易被我們忽視，它們到底是什么參數(shù)呢？

1、二極管導(dǎo)通電壓 二極管最大特性是具有單向?qū)ㄐ裕虼吮粡V泛應(yīng)用于整流電路、開關(guān)電路、保護(hù)電路等場合。所謂單向?qū)щ娦裕侵冈诙O管PN結(jié)兩端接入反向電壓時，二極管截止；在PN結(jié)兩端接一定值的正向電壓時，二極管才能導(dǎo)通。這個一定值的正向電壓，就是二極管的正向?qū)▔航怠４髮W(xué)學(xué)習(xí)時常把二極管導(dǎo)通壓降認(rèn)定為0.7V，但實(shí)際上，二極管的正向?qū)▔航挡⒉皇枪潭ú蛔儯呛投O管流過的電流、環(huán)境溫度有關(guān)，它們的關(guān)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(shù)，T是熱力學(xué)溫度。在二極管的datasheet中也可以看到正向電壓的曲線圖

當(dāng)溫度一定時，流過二極管的電流越大，導(dǎo)通電壓越大。將1N4148接在電源輸出端做防反接，當(dāng)流過0～100mA電流時，1N4148輸出端電壓紋波達(dá)600mV，導(dǎo)致系統(tǒng)工作不正常。 由于二極管的導(dǎo)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(dǎo)通壓降的變化幅度。在二極管輸出端加入10mA的恒定負(fù)載，當(dāng)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(jié)電容 二極管結(jié)電容也是容易被人忽視的重要參數(shù)。在低頻電路中，結(jié)電容的影響可以忽略不計(jì)。但在高頻電路中，結(jié)電容過大甚至能造成電路工作不正常。 以ESD保護(hù)二極管為例。為了防止外部靜電損壞內(nèi)部電路，在高速通訊接口處通常都會加上ESD保護(hù)器件。ESD本身存在數(shù)十皮法的結(jié)電容，由于高速信號驅(qū)動能力有限，結(jié)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(yīng)用在高速信號上時，盡量選擇結(jié)電容小的型號。 如果二極管型號已經(jīng)確定無法修改，而又要降低結(jié)電容時該怎么辦呢？ 從下表看到，二極管結(jié)電容和其承受的反向電壓呈反比，反向電壓越大，結(jié)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(jié)電容。

發(fā)光二極管的導(dǎo)通壓降和電流

1. 直插超亮發(fā)光二極管壓降

主要有三種顏色，然而三種發(fā)光二極管的壓降都不相同，具體壓降參考值如下：

紅色發(fā)光二極管的壓降為2.0--2.2V

黃色發(fā)光二極管的壓降為1.8—2.0V

綠色發(fā)光二極管的壓降為3.0—3.2V

正常發(fā)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(fā)光二極管主要有三種顏色，然而三種發(fā)光二極管的壓降都不相同，具體壓降參考值如下：

紅色發(fā)光二極管的壓降為2.0--2.2V

黃色發(fā)光二極管的壓降為1.8—2.0V

綠色發(fā)光二極管的壓降為3.0—3.2V

正常發(fā)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(lán)色白色紫色都是3V到3.2V，

全部采用恒流驅(qū)動，其中直徑3毫米的紅綠黃5毫安，白藍(lán)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(jù)面積和材料決定。

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