编注：从单向导电到整流稳压，从防反接到高频开关，本文带你进一步掌握二极管的原理、分类与实战用法~

正文概述：

▍二极管的基础

二极管的基础介绍

二极管（Diode）是电子电路中最基础、最重要的器件之一，其核心结构是一个PN结——将掺杂有正型半导体（P区）和负型半导体（N区）结合而成。PN结具有明显的单向导电性，即：

在实际中，二极管表面有一条银白色条纹的一端为阴极，另一端为阳极。在焊接中务必注意极性错误，否则可能烧毁元件。

二极管的分类

为了满足不同的应用需求，二极管发展出了多种类型：

二极管的识别

关于二极管的识别，一般是从实物中进行判断的，一般来说负极的位置会有一条线，靠近的一端为负极，另一端则为正极，电流的方向也就是从正极流向负极的。

另外，也可以使用万用表进行测量，将万用表挡位调整到蜂鸣档（二极管挡位），红表笔接阳极、黑表笔接阴极，显示导通电压（通常为 0.5~0.7V，肖特基二极管压降更小，而LED的压降根据不同颜色会有所不同）。黑表笔接阳极、红表笔接阴极，显示“1”或“OL”，表示反向截止。

二极管的选型参数

这里以贴片电阻为例来说明电阻参数及选型：

最大整流电流 IF: 指二极管长期运行时，允许通过管子的最大正向平均电流。IF 的数值由二极管允许的温升所限定。使用时，管子的平均电流不得超过此值，否则可能使二极管过热损坏。

最高反向工作电压: 工作时，加在二极管两端的反向电压不得超过此值，否则二极管可能被击穿，通常将击穿电压 UBR 的一半定为 UR。

反向电流 R: 二极管在反向供电时，并不是完全断开的，而是会有非常小的电流在流动，IR I_R指的是在室温条件下，在二极管两端加上规定的反向电压时，流过管子的反向电流。通常希望越小越好。反向电流越小，说明二极管的单向导电性越好。此外，由于反向电流是由少数载流子形成，所以I_RIR 受温度影响很大。

最高工作频率 FmF_M: 工作频率主要决定于 PN 结的大小，结电容越大，则二极管允许的最高工作频率越低。

反向回复时间 TrT_r: 当工作电压从正向电压变成反向电压时，二极管工作的理想情况是电流能瞬时截止。实际上，一般要延迟一点点时间。决定电流截止延时的量，就是反向恢复时间。虽然它直接影响二极管的开关速度，但不一定说这个值小就好。也即当二极管由导通突然反向时，反向电流由很大衰减到接近 IRI_R时所需要的时间。大功率开关管工作在高频开关状态时，此项指标至为重要。

最大功率 P: 二极管中有电流流过，就会发热，而使自身温度升高。最大功率 P 为功率的最大值。具体讲就是加在二极管两端的电压乘以流过的电流。这个极限参数对稳压二极管，可变电阻二极管显得特别重要。

其中关于特殊二极管的选型和特点总结如下表所示：

▍二极管的应用

二极管主要用在防反、整流、稳压、续流、检波、倍压、输入检测、钳位、包络线检测。

防反接电路

这是利用二极管的单向导电性连接的一个防反接电路，当电路反接时，使用二极管 “堵住电流” 形成断路，并且可以添加一个 led 指示灯用来显示。但是这种方法只适用在小电压的电路中，注意不要超过二极管的反向截至电压！否则二极管还是容易被击穿成短路的状态。

整流电路（全波整流）

用于将交流信号转换为直流，是电源适配器中最常见的电路。

在设计整流电路中，对电容的选值也很重要，它直接影响到电路的滤波效果、输出电压的稳定性，在选择电容的大小时，容量越大滤波效果越好。下面是仿真演示图，注意其电容的大小：

稳压电路

具备稳压作用的二极管叫做稳压二极管英文名也叫做 Zener diode，也叫做齐纳二极管。稳压二极管与普通二极管的区别是，稳压二极管容易被击穿，且被击穿后其电压会被强制钳位在一个固定的值不变，基本的电路如下如所示：

其中 R1 为限流电阻，R2 作为负载使用，在示波器中可以看到一个 12v 的电压，经过稳压二极管，将电压钳位在了 2.2v 左右。

续流作用

当电感（如继电器线圈、电机）断电时，会产生反向高压尖峰，容易损坏驱动器件。二极管提供“泄放通道”，避免损伤，也称为自由轮回二极管（Flyback Diode）。

峰值检波作用（半波整流电路）

如上整流电路仿真图，左边是全波整流电路，右边是半波整流电路，在这里是半波整流电路，也叫做峰值检波电路，根据名称可以看出来可以检测电路电压的峰值，利用一个二极管和一个电容可以完成这个简单的电路。

其仿真图图下：

其电路图及使用电容进行稳压后的效果图如下图所示：

这个全波整流和半波整流后使用电容进行稳压的效果挺像的，暂时还不知道有什么区别或者分别能应用在什么电路中，或许与电容的容值有关系吧。

倍压电路

在一个交流电源中，利用二极管的单向导电性与电容的储能性，制作一个倍压电路的电路及仿真如下图所示：

钳位电路

利用二极管导通电压而 0.7v 的特性设计一个电压钳位的电路，在二极管的正极与负极两端的电位差为导通压降 0.7V，二极管的负极接地后，正极就被强制钳位在了 0.7v，电路及仿真如下：

同理，如果二极管的负极接入 3.3v，那么正极电压会被钳位在 4v 左右，电路及仿真图如下：

参考与致谢