二极管入门知识：二极管结构和工作原理

在自然界中，根据材料的导电能力，我们可以将他们划分导体、绝缘体和半导体。常见的导体如铜和铝、常见的绝缘体如橡胶、塑料等。什么是半导体呢？半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间，常见的半导体材料有硅（Si）和锗（Ge）。到此，请记住两种半导体材料：硅、锗。因为以后你会听说硅管、锗管。意思很明显，说明这种二极管或三极管是用硅或锗作为基材的。

半导体硅原子结构图

半导体有几个特性有必要了解一下：热敏性、光敏性和掺杂性；

半导体的热敏性：半导体的导电能力受温度影响较大，当温度升高时，半导体的导电能力大大增强，被称为半导体的热敏性。利用半导体的热敏性可制成热敏元件，在汽车上应用的热敏元件有温度传感器，如水温传感器、进气温度传感器等。

半导体硅的空穴和自由电子示意图

半导体的光敏性：半导体的导体的导电能力随光照的不同而不同。当光照增强时，导电能力增强，称为半导体光敏性。利用光敏性可制成光敏元件。在汽车上应用的光敏元件有汽车自动空调上应用的光照传感器。

半导体的掺杂性：当在导体中掺入少量杂质，半导体的导电性能增加。

什么是本征半导体、P型半导体和N型半导体，有哪些区别？

本征半导体：纯净的半导体称为本征半导体。

P型半导体：在本征半导体硅或锗中掺入微量的三价元素硼（B）或镓，就形成P型半导体。

P型半导体示意图－空穴是多数载流子

N型半导体：在本征半导体硅或锗中掺入微量的五价元素磷（P）就形成N型半导体。

N型半导体中自由电子是多数载流子

PN结和二极管

在半导体硅或锗中一部分区域掺入微量的三价元素硼使之成为P型，另一部分区域掺入微量的五价元素磷使之成为N型半导体。在P型和N型半导体的交界处就形成一个PN 结。一个PN结就是一个二极管，P区的引线称为阳极，N区的引线称为阴极。

二极管结构图：P区引线成为阳极、N区引线成为阴极

二极管的单向导电性能

二极管具前单向导电性能，

（1）正向导通：当PN结加上正向电压，即P区接蓄电池正级，N区接蓄电池负极时，PN结处于导通状态，如图所示，试灯有电流通过，点亮。

二极管正向导通示意图

注意二极管正向导通时存在着电压降，什么意思呢？如果蓄电池电压是12V，则试灯

上的电压一定小于12V，大约是11.6V吧，哪0.4V在那里呢？在二极管上，这0.4V就是

二极管的电压降。二极管的电压降取决于二极管采用的是锗管还是硅管：锗管的电压降是0.2V左右；而硅管的电压降是0.5V左右。如果蓄电池电压低于二极管正常导通的电压降，则二极管将不能导通。这个原理的重要性在二极管你可能体会不到，但是到了三极管就显

的非常重要了。

（2）反向截止：当PN结加上反正电压，即P区接蓄电池负极，N区接蓄电池正极时，PN结处于截止状态，如图所示，试灯没有电流通过，不能点亮。

二极管反向截止示意图

二极管接反向电压时，存在着一个耐压的问题：如果加在二极管的反向电压过高，二

极管受不了，就会击穿，此时二极管不在处于截止状态，而是处于导通状态。如果我们设

定一个击穿电压，当达到反向击穿电压时，二极管会击穿导通。如果现在电压又小于了击

穿电压，二极管会怎么样？对于普通二极管，此时还会处于导通状态，这意味着二极管已

经失去了反向截止的作用了。后面会提到一种稳压二极管，我们设定一个击穿电压，当达

到反向击穿电压时，二极管会击穿导通。如果现在电压又小于了击穿电压，二极管恢复到

截止状态。

解读二极管的伏安特性曲线

了解了二极管的结构和作用原理后，有一个曲线：二极管的伏安特性曲线；我想大家

需要了解一下。伏安特性曲线是加在二极管的的电压（单位是伏）和二极管电流（单位是安）的关系曲线。

在这个二极管的伏安特性曲线上，可以分为正向特性和反向特性两部分来看，并能从

中反映出二极管的几个重要的工作参数：

二极管的正向伏安特性曲化分析

二极管的正向特性：二极管两端加载正向电压；当电压低于0.5V（硅管）时，流通电流为0，此时0.5V的电压称为死区电压；当电压高于死区电压时，二极管导通，此时二极管上存在着约0.5V的电压降。

在二极管加正向电压时，可以看出二极管的两个重要的参数：

（１）正向电压降：越小越好；

（２）正向电流：如果二极管用于整流，必须考虑；

二极管的反向伏安特性曲化分析

二极管的反向特性：二极管两端加载反向电压；当电压低于20V时（图中所示），二极管虽然截止，但是仍有很小的反向漏电流；当电压大于20V后，反向电压击穿二极管，电流会迅速增大。

在二极管加反向电压时，可以看出二极管的两个重要的参数：

（３）反向漏电流：越小越好；

（４）反向击穿电压：二极管用于整流时，必须考虑

二极管在汽车发电机整流器中的应用

二极管的的主要应用是整流，可以将交流电转换为直流电，对于单相交流电，需要四个二极管组成一个整流电路，这个整流电路被称为桥式整流电路。

二极管桥式整流电路

但是对于单相交流电，二极管桥式整流电路只是将交流电的负半周翻转，所以此时的直流电是肪动直流电。

现在汽车发电机采用的是三相交流电，通过内部的二极管整流器将交流转换为直流，最少需要六个二极管。

二极管在汽车发电机整流器中的应用

三相交流电相位差120度，经过二极管整流后取每相电压最高区间，所以整流后电压基本接近纯直流；

三相交流电经过二极管整流后波型平稳