【模电知识总结】二极管
时间：2022-10-28 05:00:00
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什么是二极管？
二极管是一种特性单向导电具有特置的本质是包装PN结。
二、结构与原理
1、内部结构
二极管其实是封装的。PN结。
蓝色区域为N型半导体(纯硅晶体混合5价磷，磷原子外层多余的自由电子使整个N型半导体负电，N即negative，负，负)。如果N型半导体通电，可以导通。
黄色区域为P型半导体(纯硅晶体中掺入3价硼，硼原子外层缺少电子。我们用空穴代替这种缺失的电子，吸引电子显示正电，同时使整个P型半导体带正电。P即positive，正，积极)。
注意：P型半导体不全是空穴，也有自由电子，但没有N型半导体多。
注意：虽然P型有空穴，N型号有自由电子，但P型，N型半导体整体电性为中。
将P型半导体和N型半导体放在一起构成PN结(二极管的核心)。
2、工作原理
构成PN结后会发生什么？
N电子在型半导体中会有向P型半导体运动的趋势(异性相吸)，N型的电子会左移填补P型的空穴，N型半导体失去电子泄漏5价磷原子显正电，P型半导体在P型中获得电子显负电，N与型半导体接触的区域形成耗尽区(即耗尽电子和空穴)，形成内部电场，电场线方向由N指向P。
当二极管正向偏置时（P极正电)，外部电场方向与内部电场方向相反，外部电场抵消内部电场，减小耗尽区宽度，N在外部电场的作用下，极电子向P极移动，形成电流；
当二极管反向偏置时（N极正电)，外部电场方向与内部电场相同，外部电场增强内部电场，耗尽区宽度增加，N在外部电场的作用下，极电子背向P极移动，无法形成电流；
这就是二极管单向导电的起源！
注意：电池只提供电压，不提供电子！
三、伏安特性
当添加到二极管上的正电压较小时，正电流几乎等于零。只有当二极管两端的电压超过一定值时Uon正电流会明显增加。Uon称为死区电压。
死区电压与二极管材料有关。硅二极管死区电压一般为0.5V-0.7V锗二极管死区电压约为0.2V-0.3V左右。
在二极管上加反向电压时，电流基本为0，当电压足够大时，二极管就会被击穿。
四、应用
1、限幅电路
下图为STM32的GPIO外部结构框图。
当引脚电压高于引脚电压时，两根保护引脚的二次管可以防止引脚外部过高或过低的电压输入
VDD 当引脚电压低于时，当引脚电压低于 VSS 当下二极管导通时，防止电
将芯片压入芯片，导致芯片烧毁。
五、分类
一、普通二极管
二、发光二极管
发光二极管简称LED。由镓（Ga）与砷（AS）、磷（P）由化合物制成的二极管由化合物制成的二极管可以辐射可见光，因此可以用来制成发光二极管。
三、稳压二极管
使用稳压二极管pn在结反向击穿状态下，其电流可以在很大范围内变化，电压基本不变，从而产生稳压二极管。
稳压二极管的伏安特性曲线与普通二极管相似，其区别在于稳压二极管的反向特性曲线较陡。
4、TVS二极管瞬态抑制
TVS能防静电，防雷，是一种保护装置。
其响应速度特别快(皮秒级)，瞬态功率大，漏电流低，体积小。
其中，绿框所在区域为TVS正常工作区间。
当输入电压超过钳位电压时，TVS瞬时导通，保护负载免受脉冲破坏。
参考资料
1、https://m.elecfans.com/article/738236.html
2、https://www.dgjs123.com/bandaoti/211.htm
3、https://semiware.com/blog/tvs-selection-guide.html
4、https://www.bilibili.com/video/BV1344y167qm?spm_id_from=333.337.search-card.all.click&vd_source=53d27d53fc6ff276be6e93437afd3e0e
