1 什么是二極管
二極管由管芯、管殼和兩個電極構成，管芯是一個PN結，在PN結的兩端各引出一個引線，用塑料、玻璃或金屬材料作為封裝外殼，就構成了晶體二極管。P型區引出的電極稱為正極或陽極，N型區引出的電極稱為負極或陰極，如圖所示：
N型半導體： 也稱作電子型半導體，是自由電子濃度遠大于空穴濃度的雜志半導體。
P型半導體： 也稱空穴型半導體，是帶正電的空穴為主的半導體。
二極管具有陽極和陰極兩個端子，電流只能往單一方向流動。也就是說，電流可以從陽極流向陰極，而不能從陰極流向陽極。
二極管工作原理：
PN結加正向電壓時，呈現低電阻，具有較大的正向擴散電流。
PN結加反向電壓時，呈現高電阻，具有很小的反向漂移電流。
2 二極管的性質
2.1 一般性質
二極管是非線性元件，通過判斷二極管是否導通，分析其在電路中的作用。
當陽極與陰極之間加上導通電壓以上電壓時，就會導通，否則截止。
二極管截止，即斷路，可在電路中去除。
二極管導通，其相當于一個導通電壓大小的電源。
導通電壓：當正向電壓超過過某一數值后，二極管才有明顯的正向電流，該電壓值稱為導通電壓。
2.2 伏安特性
死區： 外加正向電壓較小時，二極管呈現的電阻較大，正向電流幾乎為零，該區域為不導通區或死區。一般硅管的死區電壓約為 0.5 V, 鍺的死區電壓約為 0.1 V，該電壓值又稱門坎電壓或閾值電壓。
正向特性： 大于導通電壓的區域稱為導通區，當流過二極管的電流I比較大時，二極管兩端的電壓幾乎維持恒定，硅管約為0.6～0.8V(通常取0.7V)，鍺管約為0.2～0.3V(通常取0.2V)。
反向特性： 在反向電壓小于反向擊穿電壓的范圍內，由少數載流子形成的反向電流很小，而且與反向電壓的大小基本無關，此部分為截止區。
反向擊穿： 當反向電壓增加到某一數值時，反向電流急劇增大，這種現象叫做二極管的反向擊穿。
2.3 動態特性
高頻信號加載在二極管上時，需要考慮二極管的動態特性。二極管的單向導向性并不理想，PN結除了構成單向導電的二極管外，還存在一個結電容，結電容導致“雙向導電”，如圖所示：
不同工藝影響二極管結電容大小：
點接觸的PN結，可以減小結電容，但降低二極管的通流能力。
面接觸，通流能力強，但是結電容更大。
低頻時，反向導電占整個周期的比例很小，二極管仍可以看成是單向導電的;高頻時，如果反向導電占整個周期的比例很大，二極管稱為“雙向導電”器件，也就無法使用了。
3 二極管的分類
普通二極管有多種類型：
按材料分類：鍺二極管、硅二極管、砷化鎵二極管等。
按管芯結構分類：面接觸二極管和點接觸二極管。
按用途不同分類：整流二極管、檢波二極管、穩壓二極管、變容二極管、光電二極管、發光二極管、開關二極管、快速恢復二極管等。
按結類型分類：半導體結型二極管和金屬半導體結型二極管。
不同二極管對比：
4 二極管的參數
二極管的參數在數據手冊中都有說明，下面對二極管的主要參數進行簡單解釋：
最高反向工作電壓VRM： 二極管兩端允許加載的最大反向電壓，如果大于該值，則反向電流IR急劇增大，二極管的單向導電性被破壞，二極管反向擊穿。因此，通常選取反向擊穿電壓VBR的一半作為VRM。
反向重復峰值電壓VRRM： 包括所有重復瞬態電壓，不包括不重復瞬態電壓。通常是與電路相關，比如交流信號每個周期的最高點即重復峰值電壓。
最大整流電流IF： 二極管長期連續工作時允許通過的最大正向電流值。
平均整流電流IO： 設計電路時參考該電流，電流值大小通常為IF的一半，所設計電路電流最好不要超過二極管的平均整流電流。
峰值正向浪涌電流IFSM： 是允許流過的瞬間電流，超過該值會損壞二極管。
反向電流IR： 二極管在規定的溫度和反向電壓作用下，流過二極管的反向電流，該電流越小，說明二極管的單向導電性越好。反向電流與文額度密切相關，大約每升高10℃，反向電流增大一倍。
結電容CT： 結電容的大小表示二極管的頻率特性，因為存在結電容，當頻率很高時，容抗小到使PN結短路，導致二極管失去單向導電性。
反向恢復時間trr： 二極管從正向電壓變成反向電壓時，電流不能瞬間截止，需要延時一點時間，該時間為反向恢復時間，并決定二極管的開關速度。
5 二極管的應用
5.1 肖特基二極管
防反接保護電路中使用肖特基二極管較多，常用型號有SS34，B5819W，IN5819等，簡單應用電路如下：
肖特基二極管不是利用P型半導體與N型半導體接觸形成PN結原理制作的，而是利用金屬與半導體接觸形成的金屬-半導體結原理制作而成。
肖特基二極管特點： 開關頻率高，反向恢復時間極短(ns)，正向壓降低(0.4V左右)。
肖特基二極管缺點： 耐壓值比較低，漏電流稍大。
肖特基二極管用途： 用作高頻、低壓、大電流整流二極管、續流二極管、保護二極管等。
5.2 穩壓二極管(齊納二極管)
穩壓二極管，又叫齊納二極管。利用PN結反向擊穿狀態，其電流可在很大范圍內變化而電壓基本不變的現象，制成的起穩壓作用的二極管。穩壓值=反向擊穿電壓。
穩壓二極管使用一般都需要串聯一個電阻做限流電阻用，因為穩壓二極管的功率比較小，電路圖如下：
二極管擊穿且電流過大才會燒壞，保證電流在一定值，二極管不會燒壞。穩壓二極管可以串聯起來獲得更高的穩定電壓。
5.3 TVS瞬態抑制二極管
TVS瞬態電壓抑制器，又稱雪崩擊穿二極管。TVS 有單向與雙向之分，單向TVS一般適用于直流電路，雙向TVS一般適用于交流電路中，其實雙向也可以用于直流電路之中。
TVS工作原理： 瞬態電壓過高，TVS反向電壓過高導致雪崩擊穿，電阻有高阻態變為低阻態，泄放瞬時的大電流，電路圖如下所示：
TVS管在電路中工作于反向截止狀態，不影響電路的其他功能，當兩端經受瞬間的高能量沖擊時，它能以極高的速度使其阻抗驟然降低，同時吸收一個大電流，從而確保后面的電路元件免受瞬態高能量的沖擊而損壞。干擾脈沖過去后，TVS又轉入反向截止狀態。
5.4 ESD靜電保護二極管
ESD二極管也是為了保護電路，主要功能是防止靜電，實際項目中，USB接口會接ESD二極管，電路圖如圖所示：
ESD二極管，原理和TVS二極管一樣，主要用于靜電的防護。
5.5 整流二極管
整流二極管是一種利用二極管單向導電的特性，將交流電轉變為直流電的二極管，整流二極管一般為平面型硅二極管。整流二極管正反向電阻相差很大，且反向電阻接近于無窮大，整流電路如下所示：
5.6 LED發光二極管
LED發光二極管是一種常用的發光器件，通過電子與空穴復合釋放能量發光，簡單應用電路如圖所示：
發光二極管發光的強弱和流過的電流成正比，如果覺得光弱，可以降低串聯的電阻，但是要注意LED能夠承受的最大電流，防止損壞。
5.7 其他二極管
光敏二極管，又稱光電二極管，是一種能夠將光根據使用方式，轉換成電流或者電壓信號的光探測器。光敏二極管可以利用光照強弱來改變電路中的電流，一般來說光線越強，電流越大。
開關二極管，勢壘電容小，在高頻條件下也可以保持好的單向導電性，在電路中進行“開”、“關”。
檢波二極管，把疊加在高頻載波上的低頻信號檢出，具有較高的檢波效率和良好的頻率特性。應用于半導體收音機、收錄機、電視機及通信等設備的小信號電路中，其工作頻率較高，處理信號幅度較弱。
快速恢復二極管，有較高的開關速度和較低的正向壓降，與肖特基二極管比，其耐壓值高。主要用作高速整流元件，在開關電源和逆變電源中作整流二極管，以降低關斷損耗，提高效率和減小噪聲。
希望本文對大家有幫助，上文若有不妥之處，歡迎指正。