二极管：十分常见的一个电子元器件，大家也都知道二极管的工作特性：正偏导通，反偏截止，极端情况就是存在反向击穿。

那为什么，二极管存在这样的特性呢，今天我们来好好聊一聊。

1.PN结

二极管本质上就是一个PN结。

本征半导体：是指完全不含杂质且无晶格缺陷的纯净半导体， 典型的本征半导体有硅 (Si)、锗 (Ge)及砷化镓 (GaAs)等。

硅（Si）原子的原子核周围带有14个电子，最外层轨道带有4个电子，连接方式是原子核相互共用电子对，原子核周围排列8个电子。一般来说，本征半导体相邻原子间存在稳固的共价键，
导电能力并不强。但是共价键中的电子并不像绝缘体中的电子结合的那样紧，由于能量激发（如光照、温度变化），一些电子就能挣脱原有的束缚而成为自由电子（导电能力会大大增强，
利用这种特性可制造热敏电阻、光敏电阻等器件）。在单晶硅中，我们发现每个自由电子的出现都会伴随出现一个空穴，也就是说自由电子数量和空穴数量是一样的，这样的半导体我们称为本征半导体。
本征半导体的导电机理：
价电子在获得一定能量（温度升高或受光照）后，即可挣脱原子核的束缚，Si成为自由电子（带负电）,同时共价键中留下一个空位，称为空穴（带正电）。这一现象称为本征激发。
温度愈高，晶体中产生的自由电子便愈多。在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电子来填补，而在该原子中出现一个空穴，其结果相当于空穴的运动（相当于正电荷的移动）
P型半导体：
在本征半导体中加入少量三价元素（硼元素），使得该半导体形成大量空穴，即空穴型半导体。所以P型半导体中空穴为多子，电子为少子。（多子即多数载流子）
N型半导体：

在本征半导体中加入少量五价元素（磷元素），使得半导体形成大量电子，即电子型半导体。 N型半导体的多子为电子，少子为空穴

PN结就是由以上所说的两类半导体组成，如下图所示：
分子会由浓度高的地方向浓度低的地方扩散。
P区半导体内部的空穴在浓度差的作用下往N区扩散；N区半导体内部的电子往P区扩散。在PN结中间会形成内建电场与浓度差打成平手。
半导体中的载流子的有两种运动：扩散运动和漂移运动

扩散运动是指在电中性的半导体中，载流子从浓度高的区域向浓度低区域的运动；

漂移运动是指在电场作用下，载流子有规则的定向运动。

扩散的结果是空间电荷变宽，内电场越强，漂移越强，而漂移是空间电荷区变薄。扩散和漂移这一对相反的运动最终达到动态平衡，空间的电荷区厚度固定不变，
空间电荷区称为PN结。此时，它是不导电的，当我们加上电压之后....请看下方的解说
PN结中内电场方向是从N指向P。
电子的受力方向是和电场的方向相反的。电场方向是从N指向P区的，所以电子的受力方向是从P区指向N区的，N区的自由电子即使进入电场，也会被弹回来到N区。

2、二极管正偏

（“+”和“-”就分别代表正负离子了）

原理：在外电场的推动下，P区的多子“空穴”开始向N区移动，与“负离子”中和；N区的多子“自由电子”向P区移动，与“正离子”中和，导致这内电场里的电荷都被中和掉了，

那自然内电场电势下降。

外加电场增大时，内电场减弱，正向电流也增大，正常导通时，从P端向N端看去，是有压降的，就是没加电场时的内电场电压。而且外电场电压稍微变化一点，
正向电流都会有显著的变化，可见正偏时，PN结的可以看做是一个很小的电阻，再加上已知的恒定电压压降。

3、二极管反偏

外加反偏电场，不同的在于，P、N区的多子都远离内电场的电荷区，导致，负离子、正离子都变多了，宽度也变大了。
少子漂移比多子扩散强，此时PN结内电流变成了漂移电流为主导，我们称“反向电流”。因为少子是“本征激发”，电子很少，因而电流很弱，更何况，少子浓度是受温度影响的，温度不变，电压再怎么增大，反向电流有也几乎不变。
可见，反向时，PN结就是一个很大的电阻，基本上就是截止的。

4.二极管特性曲线

当在二极管两端施加正向电压时我们也可以称之为正向偏置，反之就是反向偏置。那么二极管两端的电压与通过它的电流的关系曲线，称为二极管的伏安特性曲线。接下来我分别放了一张中文的借图和英文的借图，让大家对比学习，因为大部分的手册都是英文的，这样看更好的理解手册里的参数。

4.1.正向特性

上图中X坐标的正半部分，正向特性中，当正向电压超过某一数值后，这一数值根据不同材料的二极管会有不同，二极管才有明显的正向电流，该电压阈值称为导通电压。 

在室温下，硅管的Ｖth约为0.7V，锗管的Ｖth约为0.3V。 这个数值大家知道有不同即可，具体的数值大家需要根据自己选用的数据手册为准。在X轴大于导通电压的区域称为导通区。

4.2.反向特性

上图中X坐标的负半部分，反向特性中， 在反向电压小于反向击穿电压的范围内，由少数载流子形成的反向电流很小，而且与反向电压的大小基本无关。 此部分为截止区。

 由此可以证明，二极管是非线性器件，而且更加印证了二极管具有单向导电性。

4.3.反向击穿特性

当反向电压增加到某一数值时，反向电流急剧增大，这种现象称之为二极管的反向击穿。

5、二极管分类

根据外观分类，二极管也可以分为直插二极管和贴片二极管，这很好理解。另外我们仍需要掌握，二极管根据其特性曲线，分别制造出不同类型的二极管应用于各种电路中。

5.1.整流二极管

根据二极管的单向导电性，当通过二极管交流电的时候，二极管的输出端会将正半周的电流顺利通过，负半周的电流禁止通过，这个过程我们称之为整流，

那么这种作用的二极管就称之为整流二极管。

5.2.肖特基二极管

肖特基二极管，也被称为热载流子二极管，是一种具有低正向压降和非常快速的开关动作的半导体二极管。当电流流过肖特基二极管时，

肖特基二级管端子上有一个小的电压降。肖特基二极管的优势就是更低的导通压降和更快的开关速度。广泛用于电源部二次侧整流。

5.3.稳压（齐纳）二极管

利用二极管的X负半轴的工作特性，利用电流变化时电压恒定的特点，用于恒压电路，作为防止IC免受浪涌电流、静电损坏的保护元件使用。

其特点是一般的二极管是正向使用，而齐纳二极管是反向使用。反向击穿电压称为齐纳电压 (VZ) 、此时的电流值称为齐纳电流 (IZ) 。

5.4.TVS二极管

TVS二极管用来保护后段的IC免受由静电和电源波动引起的意外过电压和浪涌的影响。 整流二极管和肖特基势垒二极管利用的是二极管的正向特性，

而TVS二极管与齐纳二极管（ZD）一样，利用的是二极管的反向特性。

TVS和ZD在利用二极管的反向特性方面是相同的，但是由于ZD主要用于恒压应用，因此对电压稳定的低电流范围（5mA～40mA）规定了“齐纳电压（VZ）”。 

此外，ZD基本上在ON状态下使用。 而TVS为了不影响IC的驱动电压，在电路正常工作期间处于OFF状态，当被施加了浪涌等突发过电压时，击穿电压值变得越发重要。 

因此，规定了绝对不会导致击穿的两个电压——“截止电压（VRWM）”和“击穿电压（VBR）”。 此外，由于其主要用途是过电压保护，

因此，作为保护特性，对几A～几十A范围内的大电流范围特性也有规定。

5.5.发光二极管--二极管的另外一个分支

将二极管PN结封装在一个透明的材料里，就构成了发光二极管，不同的材料会发出不同的光。该二极管广泛应用于日常生活中。

5.6.数码管及点阵二极管

之前在讲解单片机的时候，给大家讲过，将发光二极管摆成一定的形状，然后根据需要点亮就构成了日常常见的7段数码管，

将这些二极管的阳极连在一起的叫共阳极数码管，反之叫共阴极数码管。将更多数量的二极管连在一起就是LED点阵，8x8的，16x16的，根据市场的需求应有尽有。