电子元器件二极管
电子元器件——二极管
一、半导体基础知识
1. 本征半导体
电子——空穴对的产生
2. 杂质半导体
N型半导体 （电子型半导体）和 P型半导体 （空穴型半导体）
1）N型半导体
掺入 五价 杂质元素，杂质原子提供多余的电子。
电子是多数载流子，空穴是少数载流子。
2）P型半导体
掺入 三价 杂质元素，杂质原子提供空穴。
空穴是多数载流子，电子是少数载流子。
3）PN结
（1）PN结的形成
（2）PN结具有单向导电性
二、半导体二极管
1. 二极管的结构与特性
1）结构
点接触型：PN结面积小，结电容小，适用于高频和小功率，用作高频检波和脉冲开关。
面接触型：PN结面积大，可通过较大的电流，电容效应明显。不能用于高频，常用作低频整流。
2）特性
2. 二极管的主要参数
1）最大整流电流Iғ
最大整流电流是指二极管长时间工作时，允许流过二极管的最大正向平均电流，它由PN结的结面积和散热条件决定。
2）最大反向工作电压Uʀ
它是二极管加反向电压时为防止击穿所取的安全电压，一般将反向击穿电压Uʙʀ的一半定为最大反向工作电压Uʀ。
3）反向电流Iʀ
Iʀ是指二极管加上最大反向工作电压Uʀ时的反向电流。Iʀ越小，二极管的单向导电性就越好。此外，由于反向电流是由少数载流子形成的，所以， 温度对Iʀ的影响很大 。
4）最高工作频率fᴍ
fᴍ主要由PN结电容的大小决定，结电容越大，则fᴍ就越低。若工作频率超过fᴍ，则二极管的单向导电性就变差，甚至无法使用。
二极管主要是利用其 单向导电性 ，通常用于整流、检波、限幅、元件保护等，在数字电路中常作为开关元件。
三、应用
1. 单相整流电路
2. 滤波电路
将脉动直流电变成较为平滑的直流电，这个过程称为滤波。
滤波电路有 电容滤波电路 和 电感滤波电路 。
1）电容滤波电路
电容滤波电路的优点是结构简单，输出电压较高，纹波较小。
缺点有二条：
- RL变化时，电容放电的时间常数也变化，输出电压随之变化。
- 由于电容C的限制，为取得较为平滑的输出电压，RL应取较大的值从而负载电流较小。
[结论]
电容滤波电路 适用于 负载电流较小，负载变化不大 的场合。
2）电感滤波电路
RL越小，RL上的交流分量越小，负载电流较大的场合。
电感滤波电路 适用于 负载电阻较小，负载电流较大 的场合。
3）其他滤波电路
四、稳压二极管
稳压管是一种用特殊工艺制造的面接触型硅二极管。
1. 稳压管的伏安特性
稳压管工作在 反向击穿区 ，Uz称为稳压值。
2. 稳压管的主要参数
1）稳压值Uᴢ
稳压管在正常工作时管子两端的电压。
2）稳定电流Iᴢ
能使稳压管正常工作的最小电流。I < Iᴢ时稳压效果差。
3）额定功率Pᴢ
稳压管允许的最大平均功率，有的给出最大稳定电流Iᴢᴍ，Pᴢ = Iᴢᴍ Uᴢ。
4）动态电阻rᴢ
rᴢ指稳压管两端电压与电流的变化量之比，定义式为：
5）电压温度系数αᵤ
对于硅稳压管，稳压值在4V以下的，αᵤ为负值，6V以上的，αᵤ为正值，稳压值在4V到6V之间，αᵤ最小，αᵤ一般不超过0.1%/℃。
3. 稳压管稳压电路
五、二极管的作用
1. 防反接
由于二极管的导通压降为0.7V，所以接入电路后会分走一部分电压。
PMOS的优点是压降比较小，所以一般防反接时常采用该方法。
2. 给电感续流
3. 限幅
可以用快恢复二极管代替肖特基二极管，特别是肖特基二极管的耐压都不会很高，在高压场合需要使用快恢复二极管代替肖特基二极管。
常见的快恢复二极管：FR107、FR207、FR307、UF4007等。
六、实物图
常用二极管
- 整流二极管：1N4007 1A 1000V
- 肖特基二极管：1N5408 3A 1000V
- 快恢复二极管：FR107 FR307
- 1N4148
注：本文出自对bilibili 内容的学习笔记。