带你理解二极管的原理和作用

带你理解二极管的原理和作用

二极管是电子学中最基础的元件之一，其最常见的功能是允许电流沿一个方向通过，同时阻止相反方向的电流。因此，二极管可以被视作是止回阀的电子版本。

二极管图

二极管的工作原理

二极管最主要的一个能力就是可以控制电路中电流流动的能力，也就是单向导通性。与通过抵抗或存储的无源器件不同，二极管在电流流经设备时主动地深入了解电流的涨落。下面有两种方法可以展示二极管中电流的流动情况。

（a）前向偏置：将电池正确插入电流时，将允许电流流过二极管。

（b）反向偏置：将电池反向通过电路，二极管将阻止任何电流的流动

二极管单向导通图

可能这两个术语看起来比较复杂，通俗点就是将二极管看作开关，要么关闭（打开）电流可以通过，要么打开（关闭）电流不能通过。

二极管的主要作用

二极管主要有以下几个作用：

整流

一般电源中的交流电，电流的反向总是在改变，而二极管具有只允许电流沿某个方向流动的特性，因此只能从交流电流中提取正向电流，这就是二极管的整流作用。

• 半波整流：半波整流电路中的一个二极管，用于截断交流信号的负端。

半波整流图

这个转化只需要一个二极管，如果将交流信号发送到电路中，电路中唯一的二极管将剪掉信号的负部分，只留下正输入作为直流波。

• 全波桥式整流：将整个交流电的正负信号转换为直流电

这个转化过程需要四个二极管，实际上是将交流信号中的所有负波转化为正波，用于直流信号。

全波整流图

无线电波检测

二极管在从无线电波中提取音频信号方面发挥着作用，这称为检测波。无限电波是通过将用于通信的高频信号与诸如语音的低频信号相结合而产生的。

电压控制

一般来说，二极管只承载一定方向的电流，但是当相反方向的电压超过一定值时，电压就会开始流动。但是当反向电压超过一定值时，电压开始流动，电压开始流动，即使电流增加，电压也不会改变，这种称为击穿现象，发生击穿现象的电压称为“击穿电压”或“齐纳电压”。

屈服现象用于二极管电压控制，以这种方式使用的二极管称为齐纳二极管。

电流转化

当光线照射到PN结时，靠近结的N侧的电子移动。因此，只要有光亮，电流就会移动。这就是太阳能电池的组成部分。

当没有从外部施加电压时，二级管充当电池，当施加电压时，就是充当二极管。

一些二极管对可见光有响应，而对不可见光有响应的二极管则用于红外遥控器的光接收部分等应用。

控制电压尖峰

二极管可以应用在出现意外电压尖峰的应用中，这些应用中的二极管可以通过吸收落在二极管击穿电压范围内的任何电压来限制可能对设备造成的任何损坏。

保护电路

二极管可以用于保护敏感电路，通过将二极管与电源的正负极串联，可以保证电流仅沿正确的方向流动。

举个简单的例子，如下图所示，将二极管与LED灯串联，LED对反向电流非常敏感，如果LED两端有足够的反向电压下降，LED将击穿并允许电流反向流过，这可能导致LED永久损坏。

二极管保护电路图

如果用户将电池放在电路中的错误方向，电流将流过二极管，然后流过电阻或流向LED的阳极，绕过LED的阴极，这就意味着高反向电流流过电路时，LED不会损坏。

二极管保护电路图

二极管的作用远不止这些，以上只是其主要的应用场景。