硬件工程师之电子元器件—二极管（1）之介绍

写在前面

本系列文章主要讲解二极管的相关知识，希望能帮助更多的同学认识和了解二极管。

若有相关问题，欢迎评论沟通，共同进步。(*^▽^*)

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二极管

1. 二极管的介绍

二极管是一种具有一个PN结或一个金属-半导体结的半导体器件。它有两个端子，称为阳极和阴极。

它具有开关的特性，因此可根据施加在阳极与阴极之间的电压的方向，使电流流动或不流动。这种动作称为整流。

图 1 二极管符号及其电极名称

半导体的电导率值介于导电性良好的导体（如金属）和不易导电的绝缘体（如玻璃或橡胶）的电导率之间。例如，硅和锗都是半导体材料。

作为二极管材料，使用p型和n型半导体。掺杂有硼或其它电子受体原子的半导体称为p型半导体，因为其中的大部分电荷载流子为正空穴。掺杂有砷或其它电子供体原子的半导体称为n型半导体，因为其中的大部分电荷载流子为负电子。pn结二极管由p型和n型半导体组合而成。

例如，通过将以高能量加速的p型（n型）掺杂剂离子注入n型（p型）半导体生成pn结。

以这种方式形成并附带电极端子的pn结称为二极管（如图1）。

二极管仅在正向偏置时才会传导电流（即当阳极比阴极更加正向偏置时）（如图2）。这种只允许电流沿一个方向流动的功能称为整流。

图 2 二极管的极性

通常二极管在反向偏置时不导通。然而，随着反向偏置电压的增大，大电流会在特定电压下突然通过二极管。此电压称为击穿电压（V(BR)）。在击穿区域高于V(BR)时，电压的细微变化会引起电流的大幅变化。换言之，相对于电流变化，电压变化很小。一些二极管专门利用这种恒压特性，例如齐纳二极管和瞬态电压抑制（TVS）二极管（ESD保护二极管）。图3显示了pn结二极管的I(F)-V(F)曲线。

图 3 pn结二极管的I-V特性

此外，还有一种二极管使用金属代替p型或n型半导体。由于金属与p型（n型）半导体之间的功函数差异，金属半导体结可以是具有类似于pn结的整流特性的肖特基结，具体取决于金属半导体组合。这种二极管称为肖特基势垒二极管