五、二极管

晶体二极管（Semiconductor Diode）又称为半导体二极管，简称二极管，是一种由半导体材料制成的，具有单向导电特性的两极器件。二极管是最简单的一种旁热式电子管，采用半导体单晶（主要是锗和硅）材料制成，故称作半导体二极管。二极管的英文字母为VD或D，是电子制作中所经常使用的一种半导体器件，在电路中常用于检波、整流、开关、限幅、稳压、变容、发光、调制和放大等。

以下分别介绍几种常见的二极管的功能。

1.整流二极管

将交流电整流成为直流电流的二极管称作整流二极管（见图1-22），它是面结合型的功率器件，因结电容大，故工作频率低。整流二极管具有明显的单向导电性。它通常包含一个PN结，有正极和负极两个端子；在电路中，电流只能从二极管的正极流入，负极流出。整流二极管用半导体锗或硅等材料制造。硅整流二极管的击穿电压高，反向漏电流小，高温性能良好。通常高压大功率整流二极管都用高纯单晶硅制造。这种器件的结面积较大，能通过较大的电流（可达上千安），但工作频率不高，一般在几十千赫以下。整流二极管主要用于各种低频半波整流电路，如需达到全波整流需连成整流桥使用。

2.检波二极管

检波二极管（如图1-23所示）是用于把叠加在高频载波上的低频信号检出来的器件，具有较高的检波效率和良好的频率特性。点接触型检波用的二极管，除用于检波外，还能够用于限幅、削波、调制、混频和开关等电路。检波（也称解调）二极管是利用其单向导电性将高频或中频无线电信号中的低频信号或音频信号取出来，广泛应用于半导体收音机、收录机、电视机及通信等设备的小信号电路中，其工作频率较高，但处理信号幅度较弱。

3.开关二极管

在脉冲数字电路中，用于接通和关断电路的二极管称为开关二极管（见图1-24）。它是利用其单向导电特性使其成为一个较理想的电子开关，不仅能满足普通二极管的性能指标要求，还具有良好的高频开关特性（反向恢复时间短）。开关二极管能满足高频和超高频应用的需要，被广泛应用在计算机、电视机、通信设备、家用音响、影碟机、仪器仪表、控制电路及各类高频电路中。开关二极管常见的封装形式有塑料封装和表面封装两种。

4.稳压二极管

稳压二极管（如图1-25所示）是利用PN结反向击穿特性所表现出的稳压性能的器件。稳压二极管又称齐纳二极管或反向击穿二极管，简称稳压管，是由硅材料制成的面结合型二极管。它既具有普通二极管的单向导电特性，又可工作于反向击穿状态。在反向电压较低时，稳压二极管利用PN结反向击穿时的电压基本上不随电流的变化而变化的特点，来达到稳压的目的。在电路中稳压管通常是起到稳定直流电压的作用，使电路工作在合适的状态，并限定电路中的工作电流。

5.发光二极管

发光二极管（如图1-26所示）简称LED（Light Emitting Diode），是一种由磷化镓（GaP）等半导体材料制成的，能直接将电能转变为可见光和辐射能的发光器件。它与普通二极管一样由PN结构成，也具有单向导电性，广泛应用于各种电子电路、家电、仪表等设备中、作为电源指示、电平指示或微光源之用。

6.激光二极管

从本质上讲，激光二极管LD（Laser Diodes）就是一个在正向电流激励条件下的半导体发光器件，它和一般的二极管一样有PN结面结构，而不同的是激光二极管有一对镜面作为共振腔。如图1-27所示，它是在发光二极管的结间安置一层具有光活性的半导体，其端面经过抛光后具有部分反射功能，因而形成一个光谐振腔。在正向偏置的情况下，LED结发射出光并与光谐振腔相互作用，从而进一步激励从结上发射出单波长的光，这种光的物理性质与材料有关。

常用的激光二极管有PIN光电二极管和雪崩光电二极管两种。PIN光电二极管在收到光功率产生光电流时，会带来量子噪声。雪崩光电二极管能够提供内部放大，比PIN光电二极管的传输距离远，但量子噪声更大。激光二极管在计算机上的光盘驱动器，激光打印机中的打印头等小功率光电设备中得到了广泛的应用。

7.雪崩二极管

雪崩二极管（Avalanche Diode）又称碰撞雪崩渡越时间二极管（如图1-28所示），是一种在外加电压作用下可以产生超高频振荡的半导体二极管。雪崩二极管是利用半导体结构中载流子的碰撞电离和渡越时间两种物理效应而产生负阻的固体微波器件，它常被应用于微波领域的振荡电路中。

8.江崎二极管

江崎二极管（Tunnel Diode）又称隧道二极管（如图1-29所示），是一种具有负阻特性的双端子有源器件。目前主要用掺杂浓度较高的锗或砷化镓制成，隧道电流由这些半导体的量子力学效应产生。江崎二极管具有开关、振荡和放大等作用，可应用于低噪声高频放大器、高频振荡器及高速开关电路中。

9.肖特基二极管

肖特基二极管（如图1-30所示）是以其发明人肖特基博士（Schottky）的名字命名的，肖特基二极管SBD（Schottky Barrier Diode）又称肖特基势垒二极管。肖特基二极管不是利用P型半导体与N型半导体接触形成PN结原理制作的，而是利用金属与半导体接触形成的金属-半导体结原理制作的。因此，肖特基二极管也称为金属-半导体（接触）二极管或表面势垒二极管，它是一种热载流子二极管。

肖特基二极管的特点是耐压比较低，反向漏电流比较大。通用应用在功率变换电路中的肖特基二极管大多耐压在150V以下，平均电流在100A以下，反向恢复时间在10～40ns。总之，肖特基二极管应用在高频低压电路中比较理想，广泛应用于开关电源、变频器、驱动器等电路，作高频、低压、大电流整流二极管、续流二极管、保护二极管，也有用在微波通信等电路中作整流二极管、小信号检波二极管使用。常用在彩电的二次电源整流，高频电源整流中。

肖特基二极管有点触式（点接触型）和面触式（面接触型）两种。点触式主要应用在微波通信电路中作为混频器或检波器用，而面触式主要应用在开关电源及其保护电路中作为高频低压大电流整流或续流用。另外，肖特基二极管还有单管式和对管（双二极管）式两种封装结构。其中，肖特基对管又有共阴极型（两管的负极相连）、共阳极型（两管的正极相连）和串联型（一只二极管的正极接另一只二极管的负极）三种引脚引出方式。

10.恒流二极管

恒流二极管（Current Regulative Diode，CRD）属于两端结型场效应恒流器件，是用来稳定电流的二极管，故又称稳流二极管（如图1-31所示）。它是一种能为LED或其他器件在电源电压变化时提供恒定电流的二端半导体器件，相当于一个大电流的恒流源或最大峰值电流限制电路，即使出现电源电压供应不稳定或是负载电阻变化很大的情况，都能确保供电流恒定。它可以在较宽的电压变化范围内提供恒定不变的电流，因此在各种放大电路、振荡电路及稳压电源电路作为恒流源或恒流偏置元器件，适用于LED照明、LCD背光、汽车电子、通信电路、手持设备、仪器仪表和微型机器等场合。

11.变容二极管

变容二极管也称可变电容二极管、可变电抗二极管，是根据普通二极管内部PN结之间的电容能随外加反向电压的变化而变化的原理制成的一种特殊二极管。变容二极管的作用是利用PN结之间的电容可变的原理制成的半导体器件，在高频调谐、通信等电路中作可变电容器使用。

如图1-32所示，变容二极管的封装形式有多种，如玻璃外壳封装（玻封）、塑料封装（塑封）、金属外壳封装（金封）和无引线表面封装等。通常中小功率的变容二极管采用玻封、塑封或表面封装，而功率较大的变容二极管多采用金封。