二極管是當今電子設備中最常用的半導體器件之一。
他們也是最容易被誤解的人之一。
畢竟，二極管在談論其操作時通常被稱為“單向門”或“竊取門”。
當二極管與外部電壓斷開時，其中的電子會被困在裡面，無法再次逃逸。
因此，這會捕獲流過內部電路特定部分的電流，除了通過相反的端子或返迴路徑（因此名稱繞過名稱）外別無出路。
然而，當二極管與電子產品一起提及時，它們可能會造成混淆。
這是因為許多人認為它們是線性設備——而實際上它們具有非線性行為，這使得它們比簡單的開/關開關更通用。
就像樂器除了演奏音符之外還有多種用途，二極管除了開關電流之外還有很多用途。
讓我們來看看二極管的工作原理，以便您了解它們的用途以及它們擁有哪些獨特的特性，從而使它們成為如此有用的電子電路部件。
什麼是二極管？
二極管是單向電分流器。
二極管是一種電子控制的雙向開關，它允許電流僅在特定條件下沿一個方向流動。
當電流僅沿一個方向流過二極管時，它的兩個半導體“手指”連接在一起。
當電流反向流動時，兩個手指相互隔離，沒有電流流過。
二極管由兩種半導體材料製成，通常以“三明治”方式排列，以阻止電子雙向流動。
在某些條件下，少量電流可以將其多餘的能量作為熱量耗散，使電子能夠沿一個方向流過二極管——即使二極管兩端的電壓遠高於施加到另一側的電壓。
由於二極管的有源區只允許電子沿一個方向流動，而外部區域阻止電子回流，因此它被描述為一種單向電分流器。
二極管有正極和負極
二極管的兩端標有+和-，表示它沒有內部極性。
當電壓施加到二極管的兩端時，這稱為短路或“負”測試。
二極管不像正常的極化電線那樣極化——末端僅用於測試，二極管的中間是中性的（“無極性”）並連接到電路元件。
在電子產品中，二極管的正極端子通常是陽極，負極端子是陰極。
然而，公約並不是一成不變的。
在某些電路中，負極端子是陰極，正極端子是陽極。
例如，在一個 LED電路，負極是正極，但在電池電路中，負極是正極。
二極管有很多種
有許多不同類型的二極管可用於電子產品。
大多數二極管屬於半導體類型，但也有整流器、光電二極管和功能類似於二極管的晶體管。
為特定電路選擇合適類型的二極管對於獲得預期結果很重要。
一些重要的二極管類型包括： – 快速整流器：這些二極管導電速度非常快，適用於高頻應用。
– 標準整流器：這些二極管導電速度較慢，適用於低頻應用。
– 肖特基勢壘整流器：這些二極管有一個內置的肖特基二極管，可以防止它們反向傳導。
– 光電二極管：這些設備將光轉化為電能，使其可用於傳感應用。
二極管具有不同的電壓閾值、特性和擊穿電壓
儘管二極管仍然是單向電分流器，但它們通常具有非常高的擊穿電壓（大於 1 兆伏）和擊穿電壓閾值（開始擊穿所需的降低電壓），這使得它們適用於某些類型的應用。
這些閾值參數取決於所使用的二極管類型，可以更改以創建各種類型的二極管。
例如，快速整流二極管的擊穿電壓閾值約為 0.3 伏。
這意味著如果二極管兩端的電壓低於 0.3 伏，二極管將不會導通，電路將保持其原始狀態。
如果電路試圖汲取更多電流並且電路兩端的電壓增加，則達到二極管的擊穿電壓閾值並且二極管開始以相反方向傳導電流。
二極管可用於線性或非線性應用
二極管的一個獨特特性是它們可用於線性或非線性應用。
當用於線性應用時，二極管用作開關。
換句話說，它根據施加到電路的電壓在一個方向上傳導電流。
當在電路上施加電壓時，電子開始流過二極管，電路就通電了。
二極管可以被認為是一個“單向開關”。
當電路通電時，二極管傳導電流，使電路導通。
當沒有電壓施加在電路上時，二極管不導通，電路斷電。
在非線性應用中，二極管用於放大或增加信號的幅度或強度。
例如，如果電路使用低頻信號來控制某些東西（如打開或關閉電機），則電路本身可能會被該信號斷電。
但如果信號足夠高（如電話撥號音或廣播電台的音樂），二極管可用於放大並打開電路電源，使其由更高頻率的信號控制。
高壓二極管如何工作？
當高壓施加在 二極管，它開始進行。
然而，由於電壓太高，被困在二極管中的電子無法釋放足夠數量的能量來擺脫束縛。
結果，二極管導通了一點，但不足以為電路供電。
當低電壓施加到一對控制電路（稱為梯形電路）兩端電壓的晶體管的柵極時，允許信號不受調節地通過。
然而，當梯形電路兩端的電壓太低且二極管未傳導足夠的電流時，不允許信號通過並且電路斷電。
這可用於為簡單電路供電，可用於分類器、計算機和計時器。
如何計算二極管的電壓閾值
假設您將二極管連接到 12 伏電源，並想知道它是否會在低電壓下導電（提供電源）。
計算半導體器件擊穿電壓（VOM）的公式如下： 在這個公式中，“VOH”是器件擊穿時兩端的電壓，“VOHSC”是二極管導通時的閾值電壓， “I”是通過二極管的電流，“E”是二極管兩端的電場電壓，“n”是二極管中的電子數。
要確定二極管的電壓閾值，您需要知道二極管的擊穿電壓。
您可以使用上面的等式找到該值。
典型的矽 pn 結二極管的擊穿電壓為 1.5 伏。
這意味著當二極管兩端的電壓為 1.5 伏時，二極管將擊穿並開始傳導電流。