一、二極管原理

　　二極管，（英語：Diode），電子元件當(dāng)中，一種具有兩個電極的裝置，只允許電流由單一方向流過，許多的使用是應(yīng)用其整流的功能。而變?nèi)荻O管（Varicap Diode）則用來當(dāng)作電子式的可調(diào)電容器。大部分二極管所具備的電流方向性我們通常稱之為“整流（Rectifying）”功能。二極管最普遍的功能就是只允許電流由單一方向通過（稱為順向偏壓），反向時阻斷 （稱為逆向偏壓）。因此，二極管可以想成電子版的逆止閥。

　　晶體二極管為一個由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體形成的pn結(jié)，在其界面處兩側(cè)形成空間電荷層，并建有自建電場。當(dāng)不存在外加電壓時，由于pn結(jié)兩邊載流子濃度差引起的擴散電流和自建電場引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)。當(dāng)外界有正向電壓偏置時，外界電場和自建電場的互相抑消作用使載流子的擴散電流增加引起了正向電流。當(dāng)外界有反向電壓偏置時，外界電場和自建電場進一步加強，形成在一定反向電壓范圍內(nèi)與反向偏置電壓值無關(guān)的反向飽和電流I0。當(dāng)外加的反向電壓高到一定程度時，pn結(jié)空間電荷層中的電場強度達(dá)到臨界值產(chǎn)生載流子的倍增過程，產(chǎn)生大量電子空穴對，產(chǎn)生了數(shù)值很大的反向擊穿電流，稱為二極管的擊穿現(xiàn)象。pn結(jié)的反向擊穿有齊納擊穿和雪崩擊穿之分。

　　二、二極管的構(gòu)造分類

　　半導(dǎo)體二極管主要是依靠PN結(jié)而工作的。與PN結(jié)不可分割的點接觸型和肖特基型，也被列入一般的二極管的范圍內(nèi)。包括這兩種型號在內(nèi)，根據(jù)PN結(jié)構(gòu)造面的特點，把晶體二極管分類如下：

　　點接觸型

　　點接觸型二極管是在鍺或硅材料的單晶片上壓觸一根金屬針后，再通過電流法而形成的。因此，其PN結(jié)的靜電容量小，適用于高頻電路。但是，與面結(jié)型相比較，點接觸型二極管正向特性和反向特性都差，因此，不能使用于大電流和整流。因為構(gòu)造簡單，所以價格便宜。

　　面接觸型

　　面接觸型或稱面積型二極管的PN結(jié)是用合金法或擴散法做成的，由于這種二極管的PN結(jié)面積大，可承受較大電流，但極間電容也大。這類器件適用于整流，而不宜用于高頻率電路中。

　　鍵型

　　鍵型二極管是在鍺或硅的單晶片上熔金或銀的細(xì)絲而形成的。其特性介于點接觸型二極管和合金型二極管之間。與點接觸型相比較，雖然鍵型二極管的PN結(jié)電容量稍有增加，但正向特性特別優(yōu)良。多作開關(guān)用，有時也被應(yīng)用于檢波和電源整流（不大于50mA）。在鍵型二極管中，熔接金絲的二極管有時被稱金鍵型，熔接銀絲的二極管有時被稱為銀鍵型。

　　合金型

　　在N型鍺或硅的單晶片上，通過加入合金銦、鋁等金屬的方法制作PN結(jié)而形成的。正向電壓降小，適于大電流整流。因其PN結(jié)反向時靜電容量大，所以不適于高頻檢波和高頻整流。

　　擴散型

　　在高溫的P型雜質(zhì)氣體中，加熱N型鍺或硅的單晶片，使單晶片表面的一部變成P型，以此法PN結(jié)。因PN結(jié)正向電壓降小，適用于大電流整流。最 近，使用大電流整流器的主流已由硅合金型轉(zhuǎn)移到硅擴散型。

　　臺面型

　　PN結(jié)的制作方法雖然與擴散型相同，但是，只保留PN結(jié)及其必要的部分，把不必要的部分用藥品腐蝕掉。其剩余的部分便呈現(xiàn)出臺面形，因而得名。初期生產(chǎn)的臺面型，是對半導(dǎo)體材料使用擴散法而制成的。因此，又把這種臺面型稱為擴散臺面型。對于這一類型來說，似乎大電流整流用的產(chǎn)品型號很少，而小電流開關(guān)用的產(chǎn)品型號卻很多。

　　平面型

　　在半導(dǎo)體單晶片（主要地是N型硅單晶片）上，擴散P型雜質(zhì)，利用硅片表面氧化膜的屏蔽作用，在N型硅單晶片上僅選擇性地擴散一部分而形成的PN結(jié)。因此，不需要為調(diào)整PN結(jié)面積的藥品腐蝕作用。由于半導(dǎo)體表面被制作得平整，故而得名。并且，PN結(jié)合的表面，因被氧化膜覆蓋，所以公認(rèn)為是穩(wěn)定性好和壽命長的類型。最初，對于被使用的半導(dǎo)體材料是采用外延法形成的，故又把平面型稱為外延平面型。對平面型二極管而言，似乎使用于大電流整流用的型號很少，而作小電流開關(guān)用的型號則很多。

　　合金擴散型

　　它是合金型的一種。合金材料是容易被擴散的材料。把難以制作的材料通過巧妙地?fù)脚潆s質(zhì)，就能與合金一起過擴散，以便在已經(jīng)形成的PN結(jié)中獲得雜質(zhì)的恰當(dāng)?shù)臐舛确植肌４朔ㄟm用于制造高靈敏度的變?nèi)荻O管。

　　外延型

　　用外延面長的過程制造PN結(jié)而形成的二極管。制造時需要非常高超的技術(shù)。因能隨意地控制雜質(zhì)的不同濃度的分布，故適宜于制造高靈敏度的變?nèi)荻O管。

　　肖特基

　　基本原理是：在金屬（例如鉛）和半導(dǎo)體（N型硅片）的接觸面上，用已形成的肖特基來阻擋反向電壓。肖特基與PN結(jié)的整流作用原理有根本性的差異。其耐壓程度只有40V左右。其特長是：開關(guān)速度非常快：反向恢復(fù)時間trr特別地短。因此，能制作開關(guān)二極管和低壓大電流整流二極管。

　　三、五款常用的二極管應(yīng)用電路

　　1.電源火線指示燈

　　在使用各類家用電器時，一般要求電器或照明燈的開關(guān)應(yīng)安裝在電源火線上，以確保安全。由于現(xiàn)在大部分住宅都沒有相應(yīng)的電源接地線，因此安裝電源插頭插入插座的隨意性，無法保證電器開關(guān)正好連接在火線上。若因電器漏電，則會發(fā)生安全事故。而利用一支二極管和氖泡串接在電器插頭電路中，當(dāng)插入插座后，若氖泡燈被點亮，說明電源開關(guān)接在了電源火線上。

　　如插入后氖泡燈不亮，則將插頭拔下?lián)Q向后，再插入插座內(nèi)即可點亮氖泡燈。電路元件接線見圖1所示。

　　2.交流電子門鈴

　　目前大部分家庭住宅都安裝有電子門鈴，而門鈴均采用干電池供電，其唯一的缺點是需經(jīng)常換用電池。不僅麻煩而且電池易腐爛。日久會造成對電子元件的損壞。如果利用二極管和一些電阻電容，及一片低電壓的陶瓷片代替發(fā)音喇叭，即能構(gòu)成一個直接使用220V交流電的電子門鈴。這種采用交流電制作的電子門鈴，成本相當(dāng)?shù)停Ч趾茫ㄩT鈴按鈕開關(guān)必須采用220V電器按鈕開關(guān)）。電路元件接線見圖2所示。

　　3.日光燈低壓低溫啟動

　　日光燈照明是很普及的燈具，但在實際使用過程中，日光燈對電源電壓和氣候環(huán)境溫度的影響特別大，尤其在氣溫低、電源電壓又過低時，流過日光燈管的電流大幅度下降，從而使燈管的燈絲因達(dá)不到足夠的預(yù)熱溫度值，不但造成點燃啟動困難，燈管也會因長時間閃爍，縮短使用壽命。

　　如果在燈管電器中串加入二極管，那么當(dāng)冬季氣溫環(huán)境在零攝氏度以下，電源電壓低至180V時，目光燈管也能在幾秒鐘內(nèi)迅速起跳點亮。電路元件接線如圖3所示。

　　4.延長白熾燈壽命

　　眾多的高層住宅樓道的照明。一般均采用白熾燈照明。由于白熾燈長時間點燃，以及在電源電壓不穩(wěn)定的狀態(tài)下，很容易造成燈泡損壞。如果在樓道燈泡回路中串接入整流二極管，不僅能將燈泡的實際使用壽命延長十幾倍，保證正常樓道照明，還可減少經(jīng)常更換燈泡的麻煩和維修。電路元件接線如圖4所示。

　　5.電熱電器限流恒溫

　　日常使用的電烙鐵、電熨斗等一些電熱電器，由于使用時長時間通電工作，不僅大量白白消耗電能，而且經(jīng)常發(fā)生燒壞電熱芯問題。如果在電器電路中串接人二極管，這樣當(dāng)電器間歇停止工作時，供電電源即由二極管半波整流供電而限制了電流，使加在電器上的電壓下降至50％L三上下，電器處于預(yù)熱狀態(tài)，一旦使用時圖5中的S閉合，電器轉(zhuǎn)人滿負(fù)荷芷常供電工作。電路元件接線如圖5所示（該電路僅能用于純電阻負(fù)載）。