二极管的装置和工作原理

二极管是当今任何电子设备印刷电路板上最简单的半导体器件。根据内部结构和技术特点，二极管分为几种类型：通用型、整流型、脉冲型、齐纳二极管、隧道二极管和变容二极管。它们用于整流、限压、检测、调制等。 — 取决于使用它们的设备的用途。

整流二极管

二极管的基极是 p-n结由具有两种不同导电类型的半导体材料形成。两条导线连接到称为阴极（负电极）和阳极（正电极）的二极管晶体。阳极侧有p型半导体区，阴极侧有n型半导体区。这种二极管器件赋予它一种独特的特性——电流仅沿一个（正向）方向流动，即从阳极流向阴极。相反，正常工作的二极管不传导电流。

二极管的装置和工作原理

在阳极区（p 型）中，主要电荷载流子是带正电的空穴，在阴极区（n 型）中，主要电荷载流子是带负电的电子。二极管引线是导线焊接到的接触金属表面。

当二极管正向传导电流时，表示它处于开路状态。如果电流不通过 p-n 结，则二极管关闭。因此，二极管可以处于两种稳定状态之一：打开或关闭。

通过在直流电压源电路中连接二极管，阳极连接到正极端子，阴极连接到负极端子，我们获得了 pn 结的正向偏置。如果源电压足够（硅二极管 0.7 伏就足够了），则二极管将打开并开始传导电流。该电流的大小将取决于所施加电压的大小和二极管的内阻。

导通状态的二极管

为什么二极管进入导通状态？因为在二极管正确导通的情况下，来自 n 区的电子在源的 EMF 的作用下冲向其正极，从 p 区冲向空穴，空穴现在移动至负极的来源，电子。

此时，在区域边界（在 p-n 结本身）处，电子和空穴重新结合，它们相互吸收。并且源被迫不断地向 p-n 结区域提供新的电子和空穴，从而增加它们的浓度。

二极管处于关闭状态

但是，如果二极管接反，阴极连接到电源的正极端子，阳极连接到负极端子呢？空穴和电子从结点向不同的方向（朝向端子）散射，并且电荷载流子耗尽的区域（势垒）出现在结点附近。大多数载流子（电子和空穴）引起的电流根本不会发生。

但是二极管晶体并不完美；除了主要电荷载流子之外，它还包含次要电荷载流子，这将产生非常微不足道的二极管反向电流（以微安为单位）。但处于这种状态的二极管是闭合的，因为它的 p-n 结是反向偏置的。

二极管从关闭状态切换到打开状态的电压称为二极管正向电压（参见 - 二极管基本参数)，本质上是p-n结两端的电压降。二极管对正向电流的阻值不是恒定的，它取决于流过二极管的电流大小，约为几欧姆。二极管关断时的反极性电压称为二极管反向电压。在这种情况下，二极管的反向电阻以数千欧姆为单位进行测量。

显然，当施加到二极管的电压极性发生变化时，二极管可以从开路状态切换到闭合状态，反之亦然。整流器的操作基于二极管的这一特性。因此，在正弦交流电路中，二极管仅在正半波期间导通电流，而在负半波期间被阻断。