二极管工作原理

二极管的工作原理

二极管是一种具有单向导电性的半导体器件，其主要工作原理基于PN结的特性。

一、二极管的基本结构

二极管主要由P型半导体和N型半导体构成，在P型和N型半导体交界面形成PN结。这是二极管工作的核心部分。

二、二极管的单向导电性

二极管具有单向导电性，即只允许电流从P区流向N区，而不允许电流反向流动。

这是因为在没有外加电压时，PN结两侧的多数载流子不会自发地通过PN结进行扩散。

只有当外加正向电压时，外电场帮助多数载流子克服PN结势垒，形成扩散运动，从而形成电流。

三、二极管的导通与截止

当二极管加上正向电压时，PN结处于正向偏置状态，此时扩散运动远大于漂移运动，二极管导通，电流可以通过二极管。

当二极管加上反向电压时，PN结处于反向偏置状态，扩散运动受到抑制，此时二极管截止，几乎无电流通过。

四、二极管的特性应用

基于以上工作原理，二极管在电路中常被用作开关元件、整流元件、稳压元件等。

利用其单向导电性，可以有效地控制电流的流向，从而实现电路的保护、调节和控制等功能。

同时，二极管的导通电压也常用于电路的判别和检测。

简而言之，二极管的工作原理主要基于PN结的单向导电性。通过控制二极管的电压，可以控制电流的流向和大小，从而实现其在电路中的多种功能。

钳位二极管工作原理

要理解二极管的钳位电路和稳压电路，首先需要了解二极管的伏安特性曲线。

在正向特性中，当正向电压达到0.7V后，电流迅速增加，这使得二极管的等效电阻很小。

反向特性中，反向电压在-40V时，反向电流几乎为零，说明二极管的反向特性是反向电阻很大。

根据这些特性，我们可以分析钳位电路和稳压电路的工作原理。

在钳位电路中，当二极管正向接法时，其管压降为0.7V。

因此，电阻R上的电压为Usc-0.7V。

由此可以计算流过电阻R的电流。

如果将两只二极管正向接法，假设Usc=6.7V，则二极管D1的正极电压为6.7V，二极管D2的正极电压为2.7V。

电路的输出端电压Usr取决于二极管的正向压降。

如果Usc=6.7V，那么二极管D2将会导通，使得二极管D1的正极被强制拉到2.7V，从而使得电路输出电压Usr被钳位在2.7V。

这个电压等于最低电压加上0.7V。

在稳压电路中，稳压二极管工作在反向击穿区，即第一幅图的第三象限。

它的稳压原理在于电流变化很大，但电压变化很小。

当稳压二极管稳定电压为12V，最大稳定电流为25毫安时，需要计算电阻R1的值来确定电路参数。

在稳压电路中，稳压二极管削头作用使得输出波形的幅度与稳压二极管的稳定电压相等。

通过调整电阻值，可以保证稳压二极管的稳压作用维持在有效范围内。

钳位电路和稳压电路的应用广泛，它们在电子电路中扮演着关键角色，如控制晶闸管触发、实现电压稳定等功能。通过理解二极管的伏安特性，可以更好地分析和设计这些电路，实现预期的性能和功能。