二极管基础知识（一）

文章开头先问大家一个小问题，下图代表的是什么意思？

应该有不少人在路上见过这个标志，考驾照或经常开车的朋友应该更熟悉，这其实是单行道的标志，代表这条路上的汽车只能往箭头所指的方向开。

让我们再来看一个例子，请问下图是人体的哪个部位？它又有什么功能呢？

这个的话可能只有医学生比较熟悉了，这个部位叫贲（bēn）门，是食道和胃的连接处，贲门的肌肉可以收缩，有效地防止胃消化时胃液反流到食管。

最后再问一个问题：上面两个事物有什么共同特征呢？

相信大家很容易就能看出来，那就是单向性，这也是我们今天的主角——二极管的重要特征。

公路上如果不标明好方向，很容易发生交通事故；贲门的肌肉如果不能收缩，反流的胃酸不仅会腐蚀食道，还会让我们的嘴里充满恶心的味道；同样的，电路要想实现复杂的功能，也必须引入这种方向性的秩序，第一个挑起这个大梁的元器件就是二极管。虽然二极管单向导通的特性看起来很简单，但随着历史的发展，人们将这种特性应用到了极致，实现了各种各样的功能。下面我们来看看二极管的几种主流用法（下面的二极管默认为硅二极管，导通电压约为0.7V）：

1.整流

这是最容易想到的用法，四个二极管组成的桥式整流器可以将交流电转化为脉动直流电（脉动直流电的电压大小在变化，但方向没变，所以依然归为直流电）：

这里解释一下，输入整流桥的是峰值为10V的正弦交流电，为了方便观察整流的原理，我将输入的正弦波分解为了正半周和负半周。正半周期间，电流分别经过一个二极管，电阻，和另一个二极管。两个二极管共消耗了1.4V的电压，故电阻上的电压峰值只能到8.6V。负半周期间，同理，只是电流流向稍有不同，但流过电阻的电流方向都是一样的。

现代电子工程师一般使用的是集成的整流桥，也就是将四个二极管合并为一个元器件，只留出交流输入和直流输出的四个引脚。

PS：在晶体管技术成熟之前，人们已经可以进行整流的操作了，只是使用的是汞弧整流器，它长这样：

原始，但看起来科幻，不像人造物

2.稳压

谈到稳压，大部分人第一时间联想到的可能是初中物理学过的分压方案，比如有一个10V的直流电压源，想得到一个5V的电压，可以使用下面的方法实现：

这个方法有个问题，那就是太理想化了。我们为什么要分出5V的电压呢？总不可能只是拿来测着玩的吧，大概率还是要作为一个新的电压源给其他用电器提供能量的。而只要是用电器，总归是有电阻的，假设用电器的电阻为10kΩ，我们把它接入这个电路看看会发生什么：

用电器的等效电阻和分压电阻产生了并联，导致用电器分得的电压由原来的5V降为了3.3V，如果用电器的额定电压是5V，那么它将因为输入电压过低而无法正常工作。

如何解决这个问题呢？

一个解决思路是将电阻和