二极管 (Diode)
半导体基础器件 | 单向导电特性
【二极管电路符号】
┌─────────────┐
│ │
阳极 ───►┌───┐ │
│ │ │
└───┘◄─────┴─── 阴极
正向导通 反向截止
【PN 结结构】
P 型半导体 ──┐
├─ 耗尽层 (空间电荷区)
N 型半导体 ──┘
【正向/反向偏置】
正向：阳极+ 阴极- → 耗尽层变窄 → 导通
反向：阳极- 阴极+ → 耗尽层变宽 → 截止
一、基本定义
二极管（Diode）是由P型和N型半导体形成PN结构成的双端半导体器件，核心特性是单向导电性——仅允许电流从阳极（Anode）流向阴极（Cathode），反向则几乎无电流通过。
二极管的核心是PN结，当P区接正极、N区接负极时（正向偏置），PN结耗尽层变薄，载流子能顺利通过；反之（反向偏置），耗尽层变厚，仅有微弱的反向漏电流。
二、核心参数
| 参数名称 | 符号 | 含义 | 典型值 |
|---|---|---|---|
| 正向压降 | Vf | 正向导通时的电压降 | 硅管0.6-0.7V，锗管0.2-0.3V |
| 反向击穿电压 | Vbr | 反向电流骤增时的电压 | 几十V~几千V（依型号而定） |
| 最大正向电流 | Ifm | 长期工作允许的最大正向电流 | 100mA~1000A（功率管） |
| 反向漏电流 | Ir | 反向偏置时的漏电流 | nA级（硅管）~μA级（锗管） |
| 反向恢复时间 | Trr | 从导通到截止的恢复时间 | ns级（开关管）~μs级（整流管） |
三、主要类型及特性
1. 整流二极管
用于将交流电转换为直流电，分为低频整流管（50/60Hz）和高频整流管，特点是能承受较大正向电流和反向电压。
典型型号：1N4001-1N4007（1A/50V~1000V）、1N5401-1N5408（3A/50V~1000V）。
2. 稳压二极管（齐纳二极管）
利用反向击穿区的恒压特性实现稳压，工作在反向击穿状态，击穿后电压基本不变，电流可在较大范围变化。
典型型号：1N4728（3.3V）~1N4764（100V），功率0.5W~5W。
3. 发光二极管（LED）
正向导通时将电能转化为光能，不同材料发出不同颜色光（红/绿/蓝/白），正向压降1.8-3.2V（依颜色而定）。
应用：指示灯、显示屏、照明，典型型号：LED3mm/5mm、SMD2835/5050。
4. 肖特基二极管
由金属-半导体接触形成，正向压降低（0.2-0.4V）、反向恢复时间短（<10ns），适合高频、低压、大电流场景。
典型型号：1N5817-1N5819（1A/20V~40V）、MBR10100（10A/100V）。
5. 光电二极管
反向偏置工作，光照越强反向电流越大，用于光检测、光纤通信，典型型号：BPW34、PD204-6B。
四、应用场景
- 整流电路：单相/三相桥式整流、半波整流，将AC转为DC（电源适配器、充电器）；
- 稳压电路：稳压二极管配合限流电阻构成简易稳压电路；
- 开关电路：肖特基二极管用于高频开关电源、逆变器；
- 保护电路：反向并联在电感/继电器两端，吸收反向电动势（续流二极管）；
- 显示/照明：LED指示灯、LED屏、LED照明；
- 信号处理：检波、限幅、钳位电路（通信设备）。
选型要点：
1. 整流管关注最大正向电流、反向耐压；
2. 开关管关注反向恢复时间；
3. 稳压管关注稳压值、功率；
4. LED关注发光颜色、正向压降、额定电流。