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二极管的作用和工作原理

二极管是一种半导体材料制成的电子器件,分为正负两极,具有单向导电特性。当两极之间施加正向电压时,二极管会导通,电流从阳极流向阴极;当施加反向电压时,二极管会截止。改变施加的电压可以控制二极管的导通和截止,类似于开关的打开和关闭。

二极管具有广泛的应用领域,在电子电路和工业产品中扮演着重要角色。在电子电路中,二极管常被用于开关、限幅、稳压和变容电路,起到关键作用。它能够自动调控电路频率,实现调谐调频和扫描振荡的功能,同时保护电路与器件的安全。在工业产品中,尤其是发光二极管在电子产品、汽车、大型机械、煤矿和装饰灯等领域广泛应用。发光二极管具有安全、高效、环保、寿命长、响应快、体积小和结构牢固等优点,是满足绿色照明要求的高质量光源。

 

二极管的原理是利用PN结的单向导电性。只需要在PN结上连接引线并进行封装,就可以形成一个二极管。晶体二极管由P型半导体和N型半导体组成PN结,两侧会形成空间电荷层,并产生自建电场。当没有外加电压时,由于PN结两侧的载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等,所以二极管处于电平衡状态。当进行正向电压偏置时,外界电场和自建电场会相互抵消,导致载流子的扩散电流增加,从而引起正向电流。当进行反向电压偏置时,外界电场和自建电场进一步增强,在一定范围内会产生与反向偏置电压值无关的反向饱和电流。当反向电压达到一定程度时,PN结空间电荷层中的电场会达到临界值,此时会发生载流子的倍增过程,产生大量的电子空穴对,引起非常大的反向击穿电流,这就是二极管的击穿现象。

 

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