二極管電流：功能和特性

2020-10-30

與我們在電子領(lǐng)域遇到的無(wú)數電子組件相比，二極管是一個(gè)相對簡(jiǎn)單的組件。從根本上講，二極管是一種組件，它允許電流沿一個(gè)方向流動(dòng)，并阻止其沿另一個(gè)方向流動(dòng)。二極管允許電流在一個(gè)方向上流動(dòng)而不受任何阻抗的影響，同時(shí)完全阻止了另一方向上的所有電流流動(dòng)。此外，在這兩種操作狀態(tài)之間有明確的名稱(chēng)。

二極管

如前所述，流過(guò)二極管的電流只能沿一個(gè)方向流動(dòng)，我們稱(chēng)這種狀態(tài)為正向偏置。由于電流只能沿一個(gè)方向（正向偏置）流動(dòng)，因此我們非正式地將二極管視為單向電子閥。如果二極管兩端的電壓為負，則不會(huì )流過(guò)電流；因此，理想的二極管看起來(lái)像開(kāi)路。

典型二極管可能存在的條件或狀態(tài)是正向偏置或反向偏置。在電子學(xué)中，我們將偏置或偏置定義為在電子電路的不同點(diǎn)建立一組電流或電壓以設置電子組件內適當工作條件的方法。盡管這是答案的簡(jiǎn)化版本，但從根本上講還是正確的。

二極管是由P型和N型半導體材料組成的電子組件。我們稱(chēng)為pn結。它還具有連接到這兩個(gè)末端的導線(xiàn)，可輕松實(shí)現幾乎任何電子電路的實(shí)現。

二極管功能

我們將固定在N型半導體上的鉛稱(chēng)為陰極。因此，陰極是二極管的負極。相反，我們將連接到P型半導體的引線(xiàn)稱(chēng)為陽(yáng)極，這使其成為二極管的正極。

當我們將電壓源連接到二極管，從而電壓源的正極連接到陽(yáng)極，負極連接到陰極時(shí)，二極管充當導體，從而允許電流流動(dòng)。當我們沿這個(gè)方向將電壓連接到二極管時(shí)，我們稱(chēng)其為正向偏置。

但是，如果我們反轉此電壓方向，即將負極（-）端連接到陽(yáng)極，將正極（+）端連接到陰極，則電流將不會(huì )流動(dòng)。此時(shí)，二極管用作絕緣體。當我們沿該方向將電壓連接到二極管時(shí)，我們稱(chēng)其為反向偏置。

注意：盡管在正向偏置電流和反向偏置偏置電流中沒(méi)有，但二極管可以有效阻斷的電流水平有一個(gè)最大限制。

二極管的兩個(gè)區域

我們簡(jiǎn)要討論了二極管中的兩個(gè)半導體區域（P和N）。但是，區分側面或半導體區域也很重要。

首先，關(guān)于示意性地表示二極管的符號，陰極在右側，陽(yáng)極在左側。通常，將原理圖符號的陽(yáng)極側視為描繪電流標準方向的箭頭，即正（+）到負（-）。因此，二極管允許電流沿箭頭方向流動(dòng)。然后，將陰極側的垂直線(xiàn)視為一個(gè)巨大的負號（-），它表示二極管的哪一側對正向偏置為負。

二極管電流功能

標準二極管在允許電流流動(dòng)之前需要精確數量的正向電壓。通常，二極管在允許電流流過(guò)之前需要的規定電壓量很小。通常，這等于0.5伏。直到達到該電壓量，電流才會(huì )流過(guò)。然而，在達到正向電壓時(shí)，電流容易流過(guò)二極管。

我們將此正向方向的最小電壓閾值稱(chēng)為二極管的正向壓降。這樣做的原因是因為電路會(huì )丟失或降低二極管上的該電壓。我們可以通過(guò)使用萬(wàn)用表并在正向偏置狀態(tài)下跨二極管的引線(xiàn)進(jìn)行測量來(lái)進(jìn)行檢查。結果讀數將是二極管的正向壓降。

為了進(jìn)一步說(shuō)明，我們可以使用上面的電路原理圖。當我們用萬(wàn)用表測量燈的兩端時(shí)，電壓將是電池電壓（12伏）與電路中二極管的正向壓降之差。例如，如果我們二極管的正向壓降為0.8伏，而電池電壓恰好為12伏，那么燈兩端的電壓將為11.2伏。

二極管特性

二極管具有在擊穿之前可以承受的最大反向電壓，因此允許電流反向流過(guò)二極管。我們將此反向電壓稱(chēng)為峰值反向電壓（PIV）或峰值反向電壓。此外，就電路功能而言，它是二極管的基本規格。當務(wù)之急是不要讓電路設計中的任何二極管承受超過(guò)該極限的電壓。

除了其PIV和正向壓降額定值外，二極管還可以接收最大電流額定值。如該額定值所示，它是二極管的峰值工作電流，超過(guò)該峰值將導致對二極管乃至整個(gè)電路造成不可挽回的損害。

二極管作為一個(gè)組件相對簡(jiǎn)單，但是它在一個(gè)組件中提供了兩個(gè)不同組件的功能。二極管的廣泛應用包括幾乎無(wú)窮無(wú)盡的電氣設備應用列表?？偠灾?，二極管是真正的自適應組件，可為設計人員提供最佳控制，使二極管在電路設計中發(fā)揮什么作用。

一組具有各種形狀和尺寸的二極管，但它們都共享相同的電流特性。

要在具有適當二極管電流流動(dòng)特性的設計中成功實(shí)施二極管，就需要使用高質(zhì)量的PCB設計和分析軟件。