二极管是当今电子设备中最常用的半导体器件之一。
他们也是最容易被误解的人之一。
毕竟，二极管在谈论其操作时通常被称为“单向门”或“窃取门”。
当二极管与外部电压断开时，其中的电子会被困在里面，无法再次逃逸。
因此，这会捕获流过内部电路特定部分的电流，除了通过相反的端子或返回路径（因此名称绕过名称）外别无出路。
然而，当二极管与电子产品一起提及时，它们可能会造成混淆。
这是因为许多人认为它们是线性设备——而实际上它们具有非线性行为，这使得它们比简单的开/关开关更通用。
就像乐器除了演奏音符之外还有多种用途，二极管除了开关电流之外还有很多用途。
让我们来看看二极管的工作原理，以便您了解它们的用途以及它们拥有哪些独特的特性，从而使它们成为如此有用的电子电路部件。
什么是二极管？
二极管是单向电分流器。
二极管是一种电子控制的双向开关，它允许电流仅在特定条件下沿一个方向流动。
当电流仅沿一个方向流过二极管时，它的两个半导体“手指”连接在一起。
当电流反向流动时，两个手指相互隔离，没有电流流过。
二极管由两种半导体材料制成，通常以“三明治”方式排列，以阻止电子双向流动。
在某些条件下，少量电流可以将其多余的能量作为热量耗散，使电子能够沿一个方向流过二极管——即使二极管两端的电压远高于施加到另一侧的电压。
由于二极管的有源区只允许电子沿一个方向流动，而外部区域阻止电子回流，因此它被描述为一种单向电分流器。
二极管有正极和负极
二极管的两端标有+和-，表示它没有内部极性。
当电压施加到二极管的两端时，这称为短路或“负”测试。
二极管不像正常的极化电线那样极化——末端仅用于测试，二极管的中间是中性的（“无极性”）并连接到电路元件。
在电子产品中，二极管的正极端子通常是阳极，负极端子是阴极。
然而，公约并不是一成不变的。
在某些电路中，负极端子是阴极，正极端子是阳极。
例如，在一个 LED电路，负极是正极，但在电池电路中，负极是正极。
二极管有很多种
有许多不同类型的二极管可用于电子产品。
大多数二极管属于半导体类型，但也有整流器、光电二极管和功能类似于二极管的晶体管。
为特定电路选择合适类型的二极管对于获得预期结果很重要。
一些重要的二极管类型包括： – 快速整流器：这些二极管导电速度非常快，适用于高频应用。
– 标准整流器：这些二极管导电速度较慢，适用于低频应用。
– 肖特基势垒整流器：这些二极管有一个内置的肖特基二极管，可以防止它们反向传导。
– 光电二极管：这些设备将光转化为电能，使其可用于传感应用。
二极管具有不同的电压阈值、特性和击穿电压
尽管二极管仍然是单向电分流器，但它们通常具有非常高的击穿电压（大于 1 兆伏）和击穿电压阈值（开始击穿所需的降低电压），这使得它们适用于某些类型的应用。
这些阈值参数取决于所使用的二极管类型，可以更改以创建各种类型的二极管。
例如，快速整流二极管的击穿电压阈值约为 0.3 伏。
这意味着如果二极管两端的电压低于 0.3 伏，二极管将不会导通，电路将保持其原始状态。
如果电路试图汲取更多电流并且电路两端的电压增加，则达到二极管的击穿电压阈值并且二极管开始以相反方向传导电流。
二极管可用于线性或非线性应用
二极管的一个独特特性是它们可用于线性或非线性应用。
当用于线性应用时，二极管用作开关。
换句话说，它根据施加到电路的电压在一个方向上传导电流。
当在电路上施加电压时，电子开始流过二极管，电路就通电了。
二极管可以被认为是一个“单向开关”。
当电路通电时，二极管传导电流，使电路导通。
当没有电压施加在电路上时，二极管不导通，电路断电。
在非线性应用中，二极管用于放大或增加信号的幅度或强度。
例如，如果电路使用低频信号来控制某些东西（如打开或关闭电机），则电路本身可能会被该信号断电。
但如果信号足够高（如电话拨号音或广播电台的音乐），二极管可用于放大并打开电路电源，使其由更高频率的信号控制。
高压二极管如何工作？
当高电压施加在 二极管，它开始进行。
然而，由于电压太高，被困在二极管中的电子无法释放足够数量的能量来摆脱束缚。
结果，二极管导通了一点，但不足以为电路供电。
当低电压施加到一对控制电路（称为梯形电路）两端电压的晶体管的栅极时，允许信号不受调节地通过。
然而，当梯形电路两端的电压太低且二极管未传导足够的电流时，不允许信号通过并且电路断电。
这可用于为简单电路供电，可用于分类器、计算机和计时器。
如何计算二极管的电压阈值
假设您将二极管连接到 12 伏电源，并想知道它是否会在低电压下导电（提供电源）。
计算半导体器件击穿电压（VOM）的公式如下： 在这个公式中，“VOH”是器件击穿时两端的电压，“VOHSC”是二极管导通时的阈值电压， “I”是通过二极管的电流，“E”是二极管两端的电场电压，“n”是二极管中的电子数。
要确定二极管的电压阈值，您需要知道二极管的击穿电压。
您可以使用上面的等式找到该值。
典型的硅 pn 结二极管的击穿电压为 1.5 伏。
这意味着当二极管两端的电压为 1.5 伏时，二极管将击穿并开始传导电流。