二極體基本運作

這里針對半導體二極體的運作原理，選擇基本的PN接面(PN接面)型二極體作為例子，簡單地說

明其特性。讀者若是想了解真空管二極體的運作原理，請參閱真空管的條目。

PN接面(PN接面)二極體是N型半導體和P型半導體互相結(jié)合所構成。PN接面(PN接面)區(qū)彼此的電子和電洞相互抵銷，造成主要載流子不足，形成空乏層。在空乏層內(nèi)N型側(cè)帶正電，P型側(cè)帶負電，因此內(nèi)部產(chǎn)生一個靜電場，空乏層的兩端存在電位差。但是如果讓兩端的載流子再結(jié)合的話，兩端的電壓差則會變成零。

順向偏壓(Forward Bias)

順向偏壓時的PN接面二極體

二極體的陽極側(cè)施加正電壓，陰極側(cè)施加負電壓，這樣就稱為順向偏壓，所加電壓為順向偏壓。如此N型半導體被注入電子，P型半導體被注入電洞。這樣一來，讓多數(shù)載流子過剩，空乏層縮小、消滅，正負載流子在PN接合部附近結(jié)合并消滅。整體來看，電子從陰極流向陽極(電流則是由陽極流向陰極)。在這個區(qū)域，電流隨著偏壓的增加也急遽地增加。伴隨著電子與電洞的再結(jié)合，兩者所帶有的能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊?和光)的形式被放出。能讓順向電流通過的必要電壓被稱為開啟電壓，特定順向電流下二極體兩端的電壓稱為順向壓降。

逆向偏壓(Reverse Bias)

逆向偏壓時的PN結(jié)二極體

在陽極側(cè)施加相對陰極負的電壓，就是逆向偏壓，所加電壓為逆向偏壓。這種情況下，因為N型區(qū)域被注入電洞，P型區(qū)域被注入電子，兩個區(qū)域內(nèi)的主要載流子都變?yōu)椴蛔?，因此結(jié)合部位的空乏層變得更寬，內(nèi)部的靜電場也更強，擴散電位也跟著變大。這個擴散電位與外部施加的電壓互相抵銷，讓逆向的電流更難以通過。更多的細節(jié)請參閱「PN接面」條目。

實際的元件雖然處於逆向偏壓狀態(tài)，也會有微小的逆向電流(漏電流、漂移電流)通過。當逆向偏壓持續(xù)增加時，還會發(fā)生隧道擊穿或雪崩擊穿或崩潰，發(fā)生急遽的電流增加。開始產(chǎn)生這種擊穿現(xiàn)象的(逆向)電壓被稱為擊穿電壓或崩潰電壓。超過擊穿電壓以后逆向電流急遽增加的區(qū)域被稱為擊穿區(qū)(崩潰區(qū))。在擊穿區(qū)內(nèi)，電流在較大的范圍內(nèi)變化而二極體逆向壓降變化較小。穩(wěn)壓二極體就利用這個區(qū)域的動作特性而制成，可以作為電壓源使用。

接面電壓

當二極體的P-N接面處於順向偏壓時，必須有相當?shù)碾妷罕挥脕碡炌辗^(qū)，導致形成一逆向的電壓源，此電壓源的電壓值就稱為接面電壓，矽半導體的接面電壓約0.6V~0.7V，鍺半導體的約0.3~0.4V

二極體具有陽極(anode)和陰極(Cathode)兩個端子(這些用語來自於真空管)，電流只能往單一方向流動。也就是說，電流可以從陽極流向陰極，不能從陰極流向陽極(單向性)。這種特性就被稱之為整流作用。在真空管內(nèi)，藉由電極之間加上的電壓能夠讓熱電子從陰極到達陽極，因而有整流的作用。

半導體二極體中，有利用P型和N型兩種半導體接合面的PN接面效應，也有利用金屬與半導體接合產(chǎn)生的蕭特基效應達到整流作用的類型。若是PN接面型的二極體，在P型側(cè)就是陽極，N型側(cè)則是陰極。

利用半導體中PN接合的整流性質(zhì)，是最基本的半導體二極體。細節(jié)請參照PN接面的條目。

利用金屬和半導體二者的接合面的'肖特基效應'的整流作用。由於順向的切入電壓較低，導通回復時間也短，適合用於高頻率的整流。一般而言漏電流較多，突波耐受度較低。也有針對此缺點做改善的品種推出。

被施加反方向電壓的場合，超過特定電壓時發(fā)生的逆向擊穿電壓隨逆向電流變化很小，具有一定的電壓穩(wěn)定能力。利用此性質(zhì)做成的元件被用於電壓基準。藉由摻雜物的種類、濃度，決定擊穿電壓(破壞電壓)。其順向特性與一般的二極體相同。

被施加順方向電壓的場合，無論電壓多少，可以得到一定的電流的元件。通常的電流容量在1~15mA的范圍。雖然被稱為二極體，但是構造、動作原理都與接合型電場效應電晶體相似。

施加逆向電壓的場合，二極體PN接合的空乏層厚度會因電壓不同而變化，產(chǎn)生靜電容量(接合容量)的變化，可當作由電壓控制的可變電容器使用。沒有機械零件所以可靠度高，廣泛應用於壓控振湯器(VCO)或可變電壓濾波器，也是電視接收器和行動電話不可缺少的零件。

可以發(fā)光的二極體。由發(fā)光種類與特性又有紅外線二極體、各種顏色的可見光二極體、紫外線二極體等。

當LED產(chǎn)生的光是頻寬極窄的同調(diào)光(Coherent Light)時，則稱為雷射二極體。

光線射入PN接面，P區(qū)電洞、N區(qū)電子大量發(fā)生，產(chǎn)生電壓(光電效應)。藉由測量此電壓或電流，可作為光感應器使用。有PN、PIN、蕭特基、APD等類型。太陽電池也是利用此種效應。

由日本人江崎玲於奈於1957年發(fā)明。是利用量子穿隧效應的作用，會出現(xiàn)在一定偏壓范圍內(nèi)順向電壓增加時流通的電流量反而減少的「負電阻」的現(xiàn)象。這是最能耐受核輻射的半導體二極體。

PN之間一層高電阻的半導體層，使少數(shù)載子的積蓄效果增加，逆回復時間也較長。利用順向偏壓時高頻率訊號較容易通過的性質(zhì)，用於天線的頻帶切換以及高頻率開關。

應用於低功率微波振湯器。

針狀電極和平板電極相向接近尖端放電。若把針狀電極當做負極，比較低的電壓就會開始放電。利用這樣的性質(zhì)來做當作整流器。

用鎢之類的金屬針狀電極與N型半導體的表面接觸，此構造的特徵是寄生電容非常小。采用於鍺質(zhì)二極體和耿效應二極體。礦石收音機中使用的礦石檢波器也是一種點接觸二極體。

當施加超過規(guī)定電壓(Break Over電壓，VBO)的電壓會開始導通使得端子之間的電壓降低的雙方向元件。用於電路的突波保護上。另，雖被稱為二極體，實際的構造、動作原理都應歸類為閘流管/;矽控整流器整流器(thyristor/SCR)的復雜分類中。

若超過一定電壓，電阻就會降低。是保護電路受到突波電壓傷害的雙向元件。通常由二氧化鋅的燒結(jié)體顆粒制成，當作非線性電阻使用。雖然一般認為它的作用應是由內(nèi)部眾多金屬氧化物顆粒間的蕭特基接面二極體效應而產(chǎn)生，但對外并不呈現(xiàn)二極體的特性，因此平常并不列在二極體分類之中。

簡介:習慣上說的對地打阻值，或者對地測數(shù)值，最準確的應該叫做二極體值。這是最常用的測量方法，

關鍵字:二極體值，測量二極體值，對地數(shù)值

習慣上說的對地打阻值，或者對地測數(shù)值，最準確的應該叫做二極體值。這是最常用的測量方法，原理是測量接地點到測試點的壓降值。使用方法也比較簡單，把萬用表開到二極體檔，然后紅色表筆接地，黑色表筆接欲測量之位置。然后看萬用表上的讀數(shù)即可。一般用在測量各個基本電壓如12V，5V，3.3V，5VSB，3VSB等是否對地短路和量測控制信號和AD信號線是否短路和開路。二極體測試法是一個很重要也很有效的測試方法，例如在主板不加電的時候，我們可以用來測量ATX插座上的12V,5V,3.3V是否對地有短路或微短現(xiàn)象。來確定上述的幾個重要電壓是否短路。又如測量PCI上的AD線的對地二極體值，可以確定南橋到PCI的AD線是否有開路和短路，來判斷南橋工作是否正常。測量USB口，網(wǎng)卡接口，COM口，LPT口信號線的對地二極體值，可以用來判斷相應的端口和控制芯片是否工作正常等。

二極值的叫法，是臺灣的叫法，在大陸也并無具體的稱呼,由于在指針表時代，這個檔，只能測對地電阻,所以，老的叫法是對地打阻值,我們目前維修主板，普遍使用數(shù)字表，那么使用二極管檔，即反映電阻，也反映壓降。因為不好找具體的詞來定義，在本書中，各章節(jié)中提到的對地阻值，對地數(shù)值、接口的數(shù)值、二極體值，均是同一個含義，因為這個不等同于電阻，所以，后面是沒有單位的(貌似我在數(shù)字萬用表上看到的有單位，單位是:伏(V))。

發(fā)光二極體是一種特殊的二極體。和普通的二極體一樣，發(fā)光二極體由半導體晶片組成，這些半導體材料會預先透過注入或攙雜等工藝以產(chǎn)生p、n架構。與其它二極體一樣，發(fā)光二極體中電流可以輕易地從p極(陽極)流向n極(負極)，而相反方向則不能。兩種不同的載流子:空穴和電子在不同的電極電壓作用下從電極流向p、n架構。當空穴和電子相遇而產(chǎn)生復合，電子會跌落到較低的能階，同時以光子的模式釋放出能量(光子也即是我們常稱呼的光)。

它所發(fā)出的光的波長(顏色)是由組成p、n架構的半導體物料的禁帶能量決定。由於矽和鍺是間接帶隙材料，在常溫下，這些材料內(nèi)電子與空穴的復合是非輻射躍遷，此類躍遷沒有釋出光子，而是把能量轉(zhuǎn)化為熱能，所以矽和鍺二極體不能發(fā)光(在極低溫的特定溫度下則會發(fā)光，必須在特殊角度下才可發(fā)現(xiàn)，而該發(fā)光的亮度不明顯)。發(fā)光二極體所用的材料都是直接帶隙型的，因此能量會以光子形式釋放，這些禁帶能量對應著近紅外線、可見光、或近紫外線波段的光能量。

發(fā)展初期，采用砷化鎵(GaAs)的發(fā)光二極體只能發(fā)出紅外線或紅光。隨著材料科學的進步，各種顏色的發(fā)光二極體，現(xiàn)今皆可制造。