什么是二極管？

二極管是一種由半導體材料制成的電子器件，具有兩個電極，分別稱為陽極（正極）和陰極（負極）。二極管的核心部分是由P型半導體和N型半導體形成的PN結。在這個PN結中，P區引出的電極稱為陽極，N區引出的電極稱為陰極。

二極管具有單向導電性，即給二極管兩極間加上正向電壓時，二極管導通，電流可以從陽極流向陰極；而加上反向電壓時，二極管截止，電流幾乎無法通過。這種導通和截止的狀態，相當于開關的接通與斷開，因此二極管可以用作電子開關。

二極管是最早誕生的半導體器件之一，其應用非常廣泛。在各種電子電路中，利用二極管和電阻、電容、電感等元器件進行合理的連接，可以構成不同功能的電路，實現對交流電整流、對調制信號檢波、限幅和鉗位以及對電源電壓的穩壓等多種功能。

二極管按照所用的半導體材料，可分為硅二極管和鍺二極管。根據用途的不同，二極管還可區分為檢波二極管、整流二極管、穩壓二極管、開關二極管、隔離二極管、肖特基二極管、發光二極管、硅功率開關二極管、旋轉二極管等。此外，還有用于特殊目的的二極管，如溫度傳感器、紅外傳感器、光傳感器等。

二極管的工作原理

PN結二極管是通過將N型半導體和P型半導體組合在一起以及分別附接到P型和N型半導體材料上的端子而制成的。二極管的結構構成了晶體管的基礎，這兩個組件的工作原理保持相同。陽極端子連接至 P 型材料，陰極端子連接至 N 型材料。對半導體稍有接觸的人都知道，P型半導體以空穴為多數載流子，電子為少數載流子。另一方面，N型半導體通常意味著它具有電子作為多數載流子和空穴作為少數載流子。

對于 PN 結二極管，P 型和 N 型半導體組合在一起。這兩種材料結合的點稱為接合點。來自靠近結的 N 型材料的電子和來自 P 型材料的空穴將由于相反的電荷而相互吸引。因此，來自 P 型材料的空穴擴散到 N 型材料中，并且來自 N 型區域的電子移動到 P 型區域中，形成結周圍的區域。擴散持續到擴散到N型區域的空穴開始對抗空穴從P型區域的進一步擴散。同樣的情況也發生在 P 型區域，其中擴散的電子阻止電子從 N 型區域進一步移動。

結/耗盡區中的電子和空穴充當進一步離子運動的屏障。這也表明該區域中自由移動的空穴和電子已耗盡。這導致了耗盡區的名稱。正如您所看到的，這個耗盡區域的正電荷和負電荷彼此接近。這使得硅二極管在耗盡區產生約 0.7V 的電勢。鍺二極管為 0.3v。

二極管的應用電路

二極管是一種多功能電子器件，廣泛應用于電子電路中。我列出了二極管在電路功能中發揮至關重要作用的最重要和最廣泛使用的領域。

二極管是整流器的主要元件。整流器的功能是將輸入的 交流信號轉換為直流信號 。半波、全波和橋式整流器是整流器的三種重要類型。然而，其中橋式整流器被廣泛使用，因為它比其他類型具有優勢。

上圖所示為橋式整流電路。它使用 4 個彼此背對背連接的二極管。它廣泛用于電源，將輸入的交流信號轉換為直流信號。在所有的整流器中，橋式整流器被證明比其他整流器有更多的優勢，所以我們將在這里看看它的工作原理。該電路的工作始于交流電源，該電源進入降壓變壓器，將高壓交流信號轉換為低壓交流信號。然后，降壓后的交流信號通過橋式配置的二極管 D1、D2、D3 和 D4。

這就是這里發生的情況，交流信號由正半周期和負周期組成。在正半周期期間，二極管 D1 由于正向偏置而導通電流，流經負載電阻 R，并通過二極管 D2 返回交流電源的負極端子。同樣，當交流信號的負半周通過橋式整流器時，電流流經二極管 D4 和負載電阻 R。然后流經二極管 D3，返回電源正極。由此產生的輸出信號如上所示。為了進一步轉換這個純直流信號，使用了平滑電容器。電容器的作用是平滑該輸出信號，使輸出成為穩定的直流信號。

如何在電路中連接二極管？

二極管會阻止或允許電流流動，具體取決于您在電路中的連接方式。下面您可以看到一個示例電路。

在上面的電路中，二極管的連接方向正確。這意味著電流可以流過它，從而使發光二極管 (LED)發光。

但如果我們以相反的方式連接會發生什么呢？

在第二個電路中，二極管的連接方式錯誤。這意味著電路中不會有電流流動，LED 將關閉。