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技術(shù)專題
二極管電流：功能和特性
與我們在電子領(lǐng)域遇到的無數(shù)電子組件相比，二極管是一個(gè)相對(duì)簡單的組件。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。
二極管
如前所述，流過二極管的電流只能沿一個(gè)方向流動(dòng)，我們稱這種狀態(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(fù)，則不會(huì)流過電流；因此，理想的二極管看起來像開路。
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(shè)置電子組件內(nèi)適當(dāng)工作條件的方法。盡管這是答案的簡化版本，但從根本上講還是正確的。
二極管是由P型和N型半導(dǎo)體材料組成的電子組件。我們稱為pn結(jié)。它還具有連接到這兩個(gè)末端的導(dǎo)線，可輕松實(shí)現(xiàn)幾乎任何電子電路的實(shí)現(xiàn)。
二極管功能
我們將固定在N型半導(dǎo)體上的鉛稱為陰極。因此，陰極是二極管的負(fù)極。相反，我們將連接到P型半導(dǎo)體的引線稱為陽極，這使其成為二極管的正極。
當(dāng)我們將電壓源連接到二極管，從而電壓源的正極連接到陽極，負(fù)極連接到陰極時(shí)，二極管充當(dāng)導(dǎo)體，從而允許電流流動(dòng)。當(dāng)我們沿這個(gè)方向?qū)㈦妷哼B接到二極管時(shí)，我們稱其為正向偏置。
但是，如果我們反轉(zhuǎn)此電壓方向，即將負(fù)極（-）端連接到陽極，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(dāng)我們沿該方向?qū)㈦妷哼B接到二極管時(shí)，我們稱其為反向偏置。
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(qū)域
我們簡要討論了二極管中的兩個(gè)半導(dǎo)體區(qū)域（P和N）。但是，區(qū)分側(cè)面或半導(dǎo)體區(qū)域也很重要。
首先，關(guān)于示意性地表示二極管的符號(hào)，陰極在右側(cè)，陽極在左側(cè)。通常，將原理圖符號(hào)的陽極側(cè)視為描繪電流標(biāo)準(zhǔn)方向的箭頭，即正（+）到負(fù)（-）。因此，二極管允許電流沿箭頭方向流動(dòng)。然后，將陰極側(cè)的垂直線視為一個(gè)巨大的負(fù)號(hào)（-），它表示二極管的哪一側(cè)對(duì)正向偏置為負(fù)。
二極管電流功能
標(biāo)準(zhǔn)二極管在允許電流流動(dòng)之前需要精確數(shù)量的正向電壓。通常，二極管在允許電流流過之前需要的規(guī)定電壓量很小。通常，這等于0.5伏。直到達(dá)到該電壓量，電流才會(huì)流過。然而，在達(dá)到正向電壓時(shí)，電流容易流過二極管。
我們將此正向方向的最小電壓閾值稱為二極管的正向壓降。這樣做的原因是因?yàn)殡娐窌?huì)丟失或降低二極管上的該電壓。我們可以通過使用萬用表并在正向偏置狀態(tài)下跨二極管的引線進(jìn)行測量來進(jìn)行檢查。結(jié)果讀數(shù)將是二極管的正向壓降。
為了進(jìn)一步說明，我們可以使用上面的電路原理圖。當(dāng)我們用萬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二極管。我們將此反向電壓稱為峰值反向電壓（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(guī)格。當(dāng)務(wù)之急是不要讓電路設(shè)計(jì)中的任何二極管承受超過該極限的電壓。
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，超過該峰值將導(dǎo)致對(duì)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(duì)簡單，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(yīng)用包括幾乎無窮無盡的電氣設(shè)備應(yīng)用列表?？偠灾?，二極管是真正的自適應(yīng)組件，可為設(shè)計(jì)人員提供最佳控制，使二極管在電路設(shè)計(jì)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(dāng)二極管電流流動(dòng)特性的設(shè)計(jì)中成功實(shí)施二極管，就需要使用高質(zhì)量的PCB設(shè)計(jì)和分析軟件。