二极管的工作原理(稳压二极管的工作原理)

二极管的作用和工作原理

二极管种类有很多，比如TVS瞬态抑制二极管、ESD静电保护二极管、肖特基二极管、整流二极管、稳压二极管、快恢复二极管、开关二极管等等，不同种类的二极管，其工作原理和作用是不一样的，稳压二极管的作用是稳压，整流二极管的作用是整流，TVS二极管是防浪涌过电压保护，ESD二极管是起到静电防护作用。

双向TVS二极管

瞬态抑制TVS二极管

TVS二极管

二极管的工作原理(稳压二极管的工作原理)

光电二极管的工作原理

光电二极管的工作原理如下:

当用光照射PN结时，共价键被电离。这会产生空穴和电子对。由于电子-空穴对的产生而产生光电流。当能量超过1.1eV的光子撞击二极管时，就会形成电子空穴对。当光子进入二极管的耗尽区时，它以高能量撞击原子。这导致电子从原子结构中释放。电子释放后，产生自由电子和空穴。

当用光照射PN结时，共价键被电离。这会产生空穴和电子对。由于电子-空穴对的产生而产生光电流。当能量超过1.1eV的光子撞击二极管时，就会形成电子空穴对。当光子进入二极管的耗尽区时，它以高能量撞击原子。这导致电子从原子结构中释放。电子释放后，产生自由电子和空穴。

光电二极管的工作模式:

光电二极管以三种不同的模式运行，它们是：

（1）光伏模式。

（2）光电导模式。

（3）雪崩二极管模式。

1.光伏模式。

这也称为零偏置模式。当光电二极管工作在低频应用和超强光应用中时，这种模式是首选。当光电二极管受到闪光的照射时，就会产生电压。产生的电压将具有非常小的动态范围并且具有非线性特性。当光电二极管在这种模式下配置OP-AMP时，温度变化会非常小。

2.光电导模式。

在这种模式下，光电二极管将在反向偏置条件下工作。阴极为正极，阳极为负极。当反向电压增加时，耗尽层的宽度也增加。因此，响应时间和结电容将减少。相比之下，这种操作模式速度快，并且会产生电子噪声。

跨阻放大器用作光电二极管的前置放大器。这种放大器的模式保持电压保持恒定，使光电二极管工作在光电导模式。

3.雪崩二极管模式。

在这种模式下，雪崩二极管在高反向偏置条件下工作。它允许将雪崩击穿乘以每个光产生的电子-空穴对。因此，这会在光电二极管内产生内部增益。内部增益增加了设备响应。

简洁的说明一下二极管的工作原理

简单的说，二极管工作时就是利用它的单向导电性来工作的。

如果说把一个交流电加在了二极管的两端，那么在一个周期内只半个波形可以通过二极管，另外半个则无法通过；我们知道交流电一个周期内会产生两个大小相等方向相反的波形，由于二极管只有在正偏置电压下才可以导通，所以交流电只会有半个波形使二极管正偏导通工作的，半个波形使二极管反偏截止。

二极管的工作原理

二极管，（英语：Diode），电子元件当中，一种具有两个电极的装置，只允许电流由单一方向流过，许多的使用是应用其整流的功能。而变容二极管（Varicap

Diode）则用来当作电子式的可调电容器。大部分二极管所具备的电流方向性我们通常称之为“整流（Rectifying）”功能。二极管最普遍的功能就是只允许电流由单一方向通过（称为顺向偏压），反向时阻断

（称为逆向偏压）。因此，二极管可以想成电子版的逆止阀。

（a）VD截止，Uo=3V。

过程：假定VD截止，则其阴极为6V，阳极为3V，二极管承受反向电压，截止。输出电压Uo=3V。

（b）VD1截止，VD2导通，假定VD1，VD2为理想二极管，则输出电压Uo=0V

过程：假定VD1，VD2截止，则VD1阴极6V，阳极-12V，反压，截止。VD2阳极0V，阴极为-12V，正向电压导通，假定二极管理想，无压降，则其阴极为0V，VD1仍承受反压，维持截止状态。最终输出电压被VD2短路，输出0V。

（C）VD1导通，VD2截止，假定二极管理想，则输出电压Uo=-3V。

过程：假定VD1，VD2截止，则VD1阴极-3V，阳极+12V，导通，其阳极被嵌位在-3V，由此VD2阳极-3V，阴极0V，反压截止。输出电压Uo=-3V。

二极管的工作原理图解

二极管的工作原理图解

二极管的工作原理图解，可能很多人都没有听说过二极管，二极管其实在我们的生活中是一种比较常见的东西，我们的灯泡、屏幕等等都是由二极管制成，那二极管的工作原理图解是什么，一起来看看吧。

二极管的工作原理图解1

二极管是最常用的电子元件之一，它最大的特性就是单向导电，也就是电流只可以从二极管的一个方向流过，二极管的作用有整流电路，检波电路，稳压电路，各种调制电路，主要都是由二极管来构成的。

二极管工作原理

晶体二极管为一个由p型半导体和n型半导体形成的p-n结，在其界面处两侧形成空间电荷层，并建有自建电常当不存在外加电压时，由于p-n结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。

N型、P型其实是针对载流子来说的，载流子分为电子和空穴，如果材料以电子载流子导电为主那么就叫N型，如果以空穴载流子导电为主那么就叫P型。因为电子带负电，所以N是negaTIve的缩写;而空穴带正电，所以P是posiTIve的缩写。

PN二极管正向导电性

在PN结两端外加电压，称为给PN结以偏置电压，给PN结加正向偏置电压，即P区接电源正极，N区接电源负极，此时称PN结为正向偏置。反之为反向偏置。

PN结正向偏置

由于外加电源产生的外电场的方向与PN结产生的内电场方向相反，削弱了内电场，使PN结变薄，有利于两区多数载流子向对方扩散，形成正向电流，此时PN结处于正向导通状态

2、PN结反向偏置

给PN结加反向偏置电压，即N区接电源正极，P区接电源负极，称PN结反向偏置（简称反偏）

由于外加电场与内电场的方向一致，因而加强了内电场，使PN结加宽，阻碍了多子的扩散运动

二极管的结构主要是有PN结组成，二极管工作过程中所产生的正向导向性是是有PN结宽度的增减决定的。

外加电场与内电场的方向一致，因而加强了内电场，使PN结加宽，阻碍电子扩散，形成反向电流微弱。

二极管的工作原理图解2

一、概述

发光二极管在我们生活中是比较常见的，比如说：商业的走字灯，交通灯，LED屏幕，LED灯泡等等。二极管是一种用锗或者硅半导体材料做成的，半导体材料导电性能在常温下介于导体和绝缘体之间，一百多年前就有这个东西了，是半导体器件家族中的元老了。

发光二极管只是二极管其中之一，还有许多不同用途的`二极管：整流二极管、稳压二极管、光电二极管、开关二极管等。整流二极管在我们生活中比较常见，都用在交流转直流的电路中：手机充电器，电脑充电器，电动车充电器等等。

二极管的工作原理(稳压二极管的工作原理)

二、PN结

上面说到的那些二极管它们都有一个共同的性能，单向导电性，就是说电流只能从二极管的阳极进去，负极出去，反过来就不行了。为什么呢？二极管中有个叫PN结的东西，就是它阻止了电流逆流。接下来小马哥就给小伙伴们讲讲PN 结。

自然界中的物质，按照不同的导电性能分为了导体、半导体和绝缘体，半导体材料导电性能介于导体和绝缘体之间。常用的半导体材料有四价硅和锗（zhě）。什么是四价啊，就是最外层有四个电子。纯净的半导体又称为本征半导体，其导电能力较差，不能直接用来制造半导体器件，在本征半导体一边中用扩散工艺掺入三价元素（硼），另一边掺入五价元素（磷），就是把原来少量的硅原子或者锗原子替代了。

三价元素（硼），最外层只有三个电子，然而硅和锗有外层有四个电子，少了一个怎么办呀？那就形成了空穴，这个就是P型半导体。于是，P型半导体就成为了含空穴浓度较高的半导体。

五价元素（磷）有五个电子，多一个怎么办？多出的一个电子几乎不受束缚，它就自由了，叫它自由电子，这个就是N型半导体。于是，N型半导体就成为了含电子浓度较高的半导体。

扩散运动和漂移运动

P型半导体和N型半导体结合后，P区内空穴和N区内自由电子多称为多子，P区内自由电子和N区内空穴几乎为零称为少子，在它们的交界处就出现了自由电子和空穴的浓度差。

由于P区的空穴浓度比N区高，空穴就往N区扩散，而N区的自由电子浓度比P区高，自由电子往P区扩散，就像一滴墨水滴在清水中，墨水本身浓度高，就往周围扩散，这就是扩散运动，P区的空穴和N区的自由电子就可能相遇，然后复合。什么是复合啊，把空穴比作房子，房子里面要住人啊，这时候自由电子就比作人了，然后他们就结合成一体了。

P区和N区里面的杂质离子不能任意移动，为啥呀？因为杂质离子被周围的硅原子或者锗原子束缚了。在P和N区交界面附近，形成了一个很薄的空间电荷区，在这个区域内，多子已扩散到对方并复合掉了，或者说消耗殆尽了。

P区和N区里面的杂质离子相互作用，N区杂质离子带正电荷，P区杂质离子带负电荷，在空间电荷区形成了内电场，扩散运动的进行使空间电荷区变宽，内电场也变强了。

这个内电场一方面阻止了扩散运动的进行，扩散就不容易进行下去；另一方面使空穴（少子）从N区往P区漂移，自由电子从P区往N区漂移，这个漂移可不是汽车漂移，是受N区高电势，P区低电势的内电场影响产生漂移，叫做少子漂移。

慢慢的空间电荷区就稳定了。总结来说多子运动叫做扩散运动，少子运动就是漂移运动，当两种运动达到动态平衡就产生了PN结。在PN结加上相应的电级引线和管壳，就构成了半导体二极管。由P区引出的电极成为了正极，由N区引出的电极成为了负极。

二极管的工作原理(稳压二极管的工作原理)

三、导通和截止

当PN结加正向导通电压就是把P区引脚加电源正极，N区引脚连接电源负极。电流方向由P区流向N区和PN 结内部的内电场相反，当电压大于内电场电压时，外部的电源抵消了其内电场。

内电场抵消了，有利于扩散运动的进行，空间电荷区慢慢变成了P区和N区，当空间电荷区越来越薄，直到最薄的时候这时候会形成一个扩散电流，这时候二极管也就导通了，这时候的电压称为导通电压。

反之把P区引脚加电源负极，N区引脚连接电源正极，这时候电流流动的方向和内电场的方向相同，增强了内电场使得空间电荷区变宽，空穴会被拉向P区的方向，电子会被拉向N区的方向，从而阻止了扩散运动，形成了反向漏电流，由于电流非常小，这就是截止状态。

反向电压增大到一定程度时，反向电流将突然增大。如果外电路不能限制电流，则电流会大到将PN结烧毁，这时候的电压成为击穿电压，这时候二极管就没用了。

二极管加正向偏置电压，死区OA区，由于正向电压比较小，二极管不导通，几乎没有电流，呈高阻状态，此时二极管两端的电压为死区电压，硅二极管为0.5V（锗管为0.1v），当正向电压高于一定的数值后，二极管中的电流随着电压的升高而增大，二极管导通，这时候的电压称为导通电压，也叫门槛电压。

硅管导通电压为0.6V（锗管为0.2v），导通时二极管两端的电压保持不变，硅管0.7V（锗管为0.3v），这时候称为正向压降。

当电子与空穴复合时能辐射出可见光，PN结掺杂不同的化合物发出的光也不同，比如说镓（Ga）、砷（As）、磷（P）、氮（N）等。然后加上引脚，用环氧树脂封装起来，通上正向电压发光二极管就这样发光了。

稳压二极管利用了二极管反向击穿的特性，稳压二极管都是串联在电路中，当稳压二极管被击穿，尽管电流在很大的范围内变化，而二极管两端的电压却基本上稳定在击穿电压上下。

在接二极管还要注意正负极，一般看外观来说，长引脚为正极，短引脚为负极，有些二极管的表面会有图形符号用万用表也可以测，把万用表调到二极管档，红黑表笔分别接二极管的两端，若此时万用表的读数小于1，红表笔接二极管的正极，黑表笔接二极管的负极。若读数为“1”，则黑表笔一端为正极。

二极管的工作原理

二极管的工作原理

晶体二极管为一个由p型半导体和n型半导体形成的p-n结，在其界面处两侧形成空间电荷层，并建有自建电场。当不存在外加电压时，由于p-n 结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。当外界有正向电压偏置时，外界电场和自建电场的互相抑消作用使载流子的扩散电流增加引起了正向电流。当外界有反向电压偏置时，外界电场和自建电场进一步加强，形成在一定反向电压范围内与反向偏置电压值无关的反向饱和电流I0。当外加的反向电压高到一定程度时，p-n结空间电荷层中的电场强度达到临界值产生载流子的倍增过程，产生大量电子空穴对，产生了数值很大的反向击穿电流，称为二极管的击穿现象。