二极管

历史

第一个类型的二极管被称为弗莱明阀。它们是真空管。它们在一个玻璃管内（很像一个灯泡）。在玻璃灯泡内有一条小金属线和一块大金属板。小金属丝会发热并发出电流，被金属板捕获。大金属板没有被加热，因此电力可以从一个方向通过管子，但不能从另一个方向。弗莱明阀现在用得不多了，因为它们已被半导体二极管所取代，后者比弗莱明阀小。托马斯-爱迪生在研究他的灯泡时也发现了这个特性。

建设

半导体二极管是由两种类型的半导体相互连接而成。一种是有额外电子的原子（称为n面）。另一种类型有需要电子的原子（称为p面）。正因为如此，电力将很容易从有太多电子的一侧流向有太少电子的一侧。然而，电力将不容易流向相反的方向。这些不同的类型是通过掺杂（半导体）制成的。溶解了砷的硅成为良好的n面半导体，而溶解了铝的硅成为良好的p面半导体。其他化学品也可以发挥作用。

连接n面的连接器被称为阴极，连接p面的连接器被称为阳极。

电子管二极管的结构

二极管的功能

p端有正向电压

如果你给p端以正电压，给n端以负电压，n端的电子会想去p端的正电压，p端的空穴会想去n端的负电压。正因为如此，电流能够存在，但需要一定量的电压才能启动（非常小的电压不足以让电流流动）。这被称为切入电压。硅二极管的切入电压在0.7V左右。锗二极管需要的切入电压约为0.3V。

p端负电压

如果你给p端以负电压，给n端以正电压，n端的电子就想去正电压源，而不是二极管的另一端。同样的事情发生在p端。因此，电流不会在二极管的两边之间流动。增加电压最终会迫使电流流动（这就是击穿电压）。许多二极管将被反向流动破坏，但也有一些二极管可以幸存下来。

温度的影响

当温度升高时，切入电压下降。这使得电力更容易通过二极管。

二极管的类型

有许多类型的二极管。有些有非常具体的用途，有些则有多种用途。

符号

下面是一些原理图中常用的半导体二极管符号。

二极管	齐纳二极管	肖特基二极管	隧道二极管
发光二极管	光电二极管	ǞǞǞ	硅控整流器

标准整流二极管

这将A/C（交流电，如房子里的墙插）变为D/C（直流电，用于电子产品）。标准整流二极管有特定的要求。它应该处理高电流，不受温度的影响，有一个低切入电压，并支持快速改变电流流动方向。现代模拟和数字电子产品都使用这种整流器。

发光二极管

当电流流过LED时，它就会产生光。与白炽灯相比，它是一种更持久、更有效的创造光的方式。根据它的制造方式，LED可以产生不同的颜色。发光二极管最早是在20世纪70年代使用的。发光二极管最终可能会取代灯泡，因为发展中的技术使它更明亮，更便宜（它已经更有效，持续时间更长）。在20世纪70年代，LED被用来显示计算器等电器中的数字，并作为一种方式来显示大型电器的电源是否开启。

光电二极管

光电二极管是一个光检测器（与发光二极管相反）。它对射入的光线作出反应。光电二极管有一个窗口或光纤连接，它让光进入二极管的敏感部分。二极管通常有很强的电阻；光会降低电阻。

齐纳二极管

齐纳二极管就像一个普通的二极管，但它不会被一个大的反向电压破坏，而是让电流通过。这所需的电压被称为击穿电压或齐纳电压。因为它是用一个已知的击穿电压制造的，所以它可以用来提供一个已知的电压。

变容二极管

变阻器或变容二极管被用于许多电器。它利用二极管的p面和n面之间的区域，其中电子和空穴相互平衡。这被称为耗尽区。通过改变反向电压的量，耗竭区的大小会发生变化。在这个区域有一些电容，它根据耗尽区的大小而变化。这被称为可变电容，或简称为Variicap。它被用于PLL（锁相环），用于控制芯片运行的高速频率。

步骤-恢复-模式

该符号是一种有卡口的二极管的符号。它被用于频率高达GHz的电路中。当正向电压停止时，它很快就会关闭。它利用极性被逆转后的电流来做这件事。

PIN二极管

这种二极管的结构在n-面和p-面之间有一个固有的（正常）层。在较慢的频率下，它的作用很像一个标准的二极管。但在高速时，它不能跟上快速的变化，并开始像一个电阻一样行动。本质层还使它能够处理高功率输入，并可用作光电二极管。

肖特基二极管

这方面的符号是二极管符号，在峰值处有一个 "S"。两侧都是半导体（如硅），而一侧是金属，如铝或镍。这使切入电压降低到约0.3伏。这大约是普通二极管阈值电压的一半。这种二极管的功能是没有少数载流子被注入--n面只有空穴，没有电子，p面只有电子，没有空穴。因为这样更干净，所以它能更快地做出反应，没有会使它变慢的扩散电容。它还会产生更少的热量，效率更高。但它确实有一些反向电压的电流泄漏。

当一个二极管从移动的电流切换到不移动的电流，这被称为开关。在一个典型的二极管中，它需要几十纳秒的时间；这产生了一些无线电噪音，暂时降低了无线电信号。肖特基二极管的开关时间只有一小部分，还不到一纳秒。

隧道二极管

在隧道二极管的符号中，在通常的符号末端有一种额外的方括号。

隧道二极管由一个高掺杂的pn结组成。由于这种高掺杂，只有一个非常狭窄的间隙，电子能够通过。这种隧道效应出现在两个方向。在一定数量的电子通过后，通过间隙的电流减少，直到在阈值电压下通过二极管的正常电流开始。这就造成了一个负电阻的区域。这些二极管被用来处理真正的高频率（100GHz）。它还具有抗辐射性，因此它们被用于航天器中。它们也被用于微波和冰箱中。

后向二极管

该符号在二极管的末端有一个看起来像一个大I的符号。它的制作与隧道二极管类似，但n层和p层的掺杂程度没有那么高。它允许电流在小的负电压下向后流动。它可以用来整流低电压（小于0.7伏）。

硅控整流器(SCR)

它不像普通的二极管那样有两层，而是有四层，它基本上是两个二极管放在一起，中间有一个栅极。当电压进入栅极和阴极之间时，下层晶体管将被打开。这让电流通过，从而激活上部的晶体管，然后电流就不需要由栅极电压来开启。