电子世界的"单行道"：一文读懂二极管全家族
在电子电路中，二极管（Diode）是最基础也是最重要的元器件之一。如果把电路比作水路，二极管就是单向阀门------它允许电流往一个方向流，却阻止它往回流。
但这只是它的基本功。从稳压、发光到保护电路防止雷击，二极管家族有着各种身怀绝技的成员。本文将基于核心技术资料，为你深入浅出地解析二极管的奥秘。
大家可以查看这篇文章搭配学习常见元器件（二极管）基础知识（持续补充）
01. 核心原理：PN 结的"脾气"
二极管的灵魂在于 PN 结。它的工作状态主要分为两种：
- 正偏（导通） ：
就像推开一扇弹簧门，电流想要通过，必须先克服一道门槛。- 门电压 ：对于硅二极管，这个门槛（导通电压）大约是 0.7V（锗管约为 0.3V）。
- 现象：一旦电压超过这个值，电流随电压迅速增长。
- 反偏（截止） ：
门关上了，电流过不去。- 漏电流 ：虽然理论上关死了，但实际上还会有极微小的电流"溜"过去，这叫漏电流（IR）。漏电流越小，说明二极管的单向导电性越好。
(图注：正向电压超过0.7V导通，反向电压超过一定限度会击穿)
注意温度的影响：二极管对温度很敏感。温度升高，正向导通更容易（压降降低），但反向漏电流也会变大。
02. 关键参数：看懂说明书
在选择二极管时，有几个参数决定了它的生死存亡：
- IF (最大整流电流)：它能长期承受的最大"水流量"。超过这个值，二极管会过热烧毁。
- IFSM (正向浪涌电流)：它能承受的瞬间"洪水"冲击力。
- VRM (最高反向工作电压)：它能承受的最大反向压力。
- Trr (反向恢复时间) ：
- 含义：当电压突然从正向变成反向时，二极管关断是需要时间的。这段时间就是 Trr。
- 影响：Trr 越短，开关速度越快。频率越高的电路，要求 Trr 越小。
03. 家族成员大点兵
根据不同的特性，二极管分化出了多种专用型号：
1. 肖特基二极管 (Schottky) ------ "短跑运动员"
- 特点 ：
- 速度极快：反向恢复时间极短（纳秒级）。
- 压降低：导通压降仅 0.4V 左右（普通管是 0.7V），效率高。
- 缺点：耐压比较低，漏电流稍大。
- 应用：高频电路、低压大电流整流、续流。
2. 稳压二极管 (Zener/齐纳) ------ "电压稳定器"
普通二极管反向击穿可能会坏，但齐纳二极管专门工作在反向击穿区。
- 原理：当反向电压达到"稳压值（Vz）"时，电流剧增，但电压死死地钳制在 Vz 不变。
- 应用：稳压电源、基准电压源。
(图注：稳压管利用反向击穿特性稳定电压)
3. TVS 二极管 (瞬态抑制) ------ "电路保镖"
- 职责：防浪涌。当电路中出现瞬间高能冲击（如雷击感应），它能以极快的速度导通，把高电压"钳位"在一个安全值，保护后面的精密元件。
- 选型口诀 ：
- Vrwm (最高工作电压)：要大于等于信号正常电压，否则它会误动作。
- Vc (钳位电压)：要小于后级电路能承受的最高电压。
- 单/双向 ：直流电路用单向，交流电路用双向。
4. ESD 保护二极管 ------ "静电盾牌"
- 职责：防静电。专门用于板级保护，比如 USB 接口、HDMI 接口。
- 特点：结电容很低（适合高速数据传输），主要防止人体接触产生的瞬间高压。
5. 发光二极管 (LED) ------ "发光者"
- 特性：亮度与电流成正比。
- 颜色与电压：红黄绿通常在 1.7V-2.0V，蓝色约为 3.1V-3.3V。
04. 常见应用场景
二极管在电路中不仅仅是整流，它的玩法非常多：
- 防反接 ：
利用单向导电性，电池接反了电路不通，保护设备不烧毁。 - 续流保护 ：
在继电器或电机线圈两端反向并联二极管（通常用肖特基）。当线圈断电时，产生的感应电动势通过二极管释放，防止击穿三极管。 - 检波 ：
从调制的高频信号中提取出低频信号（如收音机原理）。 - 钳位 ：
把输出电压限制在一定范围内（如 TVS 的作用）。
(图注：从左至右分别为整流、稳压、钳位保护电路)
05. 避坑指南：电击穿 vs 热击穿
在使用二极管时，我们常听到"击穿"这个词，但结局大不同：
- 电击穿（可逆） ：
像稳压管那样，反向电压过大导致电流剧增，但只要限制了电流，电压撤去后二极管完好无损。 - 热击穿（不可逆） ：
如果电流过大，导致 PN 结温度过高，晶格结构被烧坏。这就是彻底的损坏。
总结：二极管虽小，却是电路稳定运行的基石。高速选肖特基，稳压选齐纳，防浪涌选 TVS，懂得了这些"脾气"，你的电路设计将更加稳健。