二极管是一种广泛应用的电子元件，不论是家用电器还是工业控制电路，都可以找到二极管的电路。二极管是用半导体材料(硅、硒、锗等)制成的一种电子器件 。二极管有两个电极，正极，又叫阳极；负极，又叫阴极，给二极管两极间加上正向电压时，二极管导通，加上反向电压时，二极管截止,这就是二极管的单向导通性，导通时电流方向是由阳极通过管子流向阴极。
二极管是最早诞生的半导体器件之一，其应用非常广泛。特别是在各种电子电路中，利用二极管和电阻、电容、电感等元器件进行合理的连接，构成不同功能的电路，可以实现对交流电整流、对调制信号检波、限幅和钳位以及对电源电压的稳压等多种功能
二极管的原理
二极管的主要原理就是利用PN结的单向导电性，在PN结上加上引线和封装就成了一个二极管。
在本征半导体的两个不同区域本征半导体的两个不同区域掺入三价(P型半导体)和五价(N型半导体)杂质元素，在两种半导体的交界处就会产生电子和空穴的浓度差异。随着载流子的扩散运动，交界处的电中性被破坏，形成空间电荷区，在空间电荷区形成后，由于正负电荷之间的相互作用，在空间电荷区形成了内电场，其方向是从带正电的N区指向带负电的P区，由于内电场的方向与载流子扩散运动的方向相反，进而阻止了载流子的扩散。
另一方面，这个电场将使N区的少数载流子空穴向P区漂移，使P区的少数载流子电子向N区漂移，漂移运动的方向正好与扩散运动的方向相反。从N区漂移到P区的空穴补充了原来交界面上P区所失去的空穴，从P区漂移到N区的电子补充了原来交界面上N区所失去的电子，这就使空间电荷减少，内电场减弱。因此，漂移运动的结果是使空间电荷区变窄，扩散运动加强。
最后，多子的扩散和少子的漂移达到动态平衡。在P型半导体和N型半导体的结合面两侧，留下离子薄层，这个离子薄层形成的空间电荷区称为PN结。PN结的内电场方向由N区指向P区。在空间电荷区，由于缺少多子，所以也称耗尽层。
二极管的特性
二极管最大的特性是它的伏安特性：
在二极管加有正向电压，当电压值较小时，电流极小；当电压超过0.6V时，电流开始按指数规律增大，通常称此为二极管的开启电压；当电压达到约0.7V时，二极管处于完全导通状态，通常称此电压为二极管的导通电压，用符号UD表示。对于锗二极管，开启电压为0.2V，导通电压UD约为0.3V。
在二极管加有反向电压，当电压值较小时，电流极小，其电流值为反向饱和电流IS。当反向电压超过某个值时，电流开始急剧增大，称之为反向击穿，称此电压为二极管的反向击穿电压，用符号UBR表示。不同型号的二极管的击穿电压UBR值差别很大，从几十伏到几千伏。
正向特性
外加正向电压时，在正向特性的起始部分，正向电压很小，不足以克服PN结内电场的阻挡作用，正向电流几乎为零，这一段称为死区。这个不能使二极管导通的正向电压称为死区电压。
当正向电压大于死区电压以后，PN结内电场被克服，二极管正向导通，电流随电压增大而迅速上升。在正常使用的电流范围内，导通时二极管的端电压几乎维持不变，这个电压称为二极管的正向电压。
当二极管两端的正向电压超过一定数值 ，内电场很快被削弱，特性电流迅速增长，二极管正向导通。叫做门坎电压或阈值电压，硅管约为0.5V，锗管约为0.1V。硅二极管的正向导通压降约为0.6-0.8V，锗二极管的正向导通压降约为0.2-0.3V。
反向特性
外加反向电压不超过一定范围时，通过二极管的电流是少数载流子漂移运动所形成反向电流。由于反向电流很小，二极管处于截止状态。这个反向电流又称为反向饱和电流或漏电流，二极管的反向饱和电流受温度影响很大。
一般硅管的反向电流比锗管小得多，小功率硅管的反向饱和电流在nA数量级，小功率锗管在μA数量级。温度升高时，半导体受热激发，少数载流子数目增加，反向饱和电流也随之增加。
击穿特性
外加反向电压超过某一数值时，反向电流会突然增大，这种现象称为电击穿。引起电击穿的临界电压称为二极管反向击穿电压。电击穿时二极管失去单向导电性。如果二极管没有因电击穿而引起过热，则单向导电性不一定会被永久破坏，在撤除外加电压后，其性能仍可恢复，否则二极管就损坏了。因而使用时应避免二极管外加的反向电压过高。
反向击穿按机理分为齐纳击穿和雪崩击穿两种情况。在高掺杂浓度的情况下，因势垒区宽度很小，反向电压较大时，破坏了势垒区内共价键结构，使价电子脱离共价键束缚，产生电子-空穴对，致使电流急剧增大，这种击穿称为齐纳击穿。如果掺杂浓度较低，势垒区宽度较宽，不容易产生齐纳击穿。另一种击穿为雪崩击穿。当反向电压增加到较大数值时，外加电场使电子漂移速度加快，从而与共价键中的价电子相碰撞，把价电子撞出共价键，产生新的电子-空穴对。新产生的电子-空穴被电场加速后又撞出其它价电子，载流子雪崩式地增加，致使电流急剧增加，这种击穿称为雪崩击穿。无论哪种击穿，若对其电流不加限制，都可能造成PN结永久性损坏。
反向电流
反向电流是指二极管在常温（25℃）和最高反向电压作用下，流过二极管的反向电流。反向电流越小，管子的单方向导电性能越好。值得注意的是反向电流与温度有着密切的关系，大约温度每升高10℃，反向电流增大一倍。例如2AP1型锗二极管，在25℃时反向电流若为250μA，温度升高到35℃，反向电流将上升到500μA，依此类推，在75℃时，它的反向电流已达8mA，不仅失去了单方向导电特性，还会使管子过热而损坏。又如，2CP10型硅二极管，25℃时反向电流仅为5μA，温度升高到75℃时，反向电流也不过160μA。故硅二极管比锗二极管在高温下具有较好的稳定性。
各种各样的二极管
稳压二极管
稳压二极管，也叫齐纳二极管。利用PN结反向击穿状态，其电流可在很大范围内变化而电压基本不变的现象，制成的起稳压作用的二极管。
稳压二极管原理
稳压二极管的伏安特性曲线的正向特性和普通二极管差不多，反向特性是在反向电压低于反向击穿电压时，反向电阻很大，反向漏电流极小。但是，当反向电压临近反向电压的临界值时，反向电流骤然增大，称为击穿，在这一临界击穿点上，反向电阻骤然降至很小值。尽管电流在很大的范围内变化，而二极管两端的电压却基本上稳定在击穿电压附近，从而实现了二极管的稳压功能。
稳压二极管主要参数
Uz— 稳定电压 指稳压管通过额定电流时两端产生的稳定电压值。该值随工作电流和温度的不同而略有改变。由于制造工艺的差别，同一型号稳压管的稳压值也不完全一致。
Iz— 反向漏电电流 指稳压管产生稳定电压时通过该管的电流值。低于此值时，稳压管虽然也能稳压，但稳压效果会变差;高于此值时，只要不超过额定功率损耗，也是允许的，而且稳压性能会好一些，但要多消耗电能。
Rz— 动态电阻 指稳压管两端电压变化与电流变化的比值。该比值随工作电流的不同而改变，一般是工作电流愈大，动态电阻则愈小。
Pz— 额定功耗 由芯片允许温升决定，其数值为稳定电压Vz和允许最大电流Izm的乘积。
α— 温度系数 如果稳压管的温度变化，它的稳定电压也会发生微小变化，温度变化1℃所引起管子两端电压的相对变化量即是温度系数（单位：%/℃）。一般说来稳压值低于6V属于齐纳击穿，温度系数是负的；高于6V的属雪崩击穿，温度系数是正的。温度升高时，耗尽层减小，耗尽层中，原子的价电子上升到较高的能量，较小的电场强度就可以把价电子从原子中激发出来产生齐纳击穿，因此它的温度系数是负的。雪崩击穿发生在耗尽层较宽电场强度较低时，温度增加使晶格原子振动幅度加大，阻碍了载流子的运动。这种情况下，只有增加反向电压，才能发生雪崩击穿，因此雪崩击穿的电压温度系数是正的。这就是为什么稳压值为15V的稳压管其稳压值随温度逐渐增大的，而稳压值为5V的稳压管其稳压值随温度逐渐减小的原因。
对电源要求比较高的场合，可以用两个温度系数相反的稳压管串联起来作为补偿。由于相互补偿，温度系数大大减小，可使温度系数达到0.0005%/℃。
IR— 反向漏电流 指稳压二极管在规定的反向电压下产生的漏电流。
肖特基二极管
肖特基二极管原理
肖特基二极管(肖特基势垒二极管),又叫热载流子二极管，是一种具有低正向压降和非常快速的开关动作的半导体二极管，以其发明人华特.肖特基博士名字命名。与一般由PN结组成的二极管不同，肖特基二极管采用的是金属-半导体结构。
肖特基二极管利用的是肖特基势垒，其基本原理是由于半导体的逸出功一般比金属的小，故当金属与半导体（以N型为例）接触时，电子就从半导体流入金属，在半导体表面层形成一个由带正电不可移动的杂质离子组成的空间电荷区，在此区中存在一个由半导体指向金属的电场，犹如筑起一座高墙，阻止半导体中的电子继续流入金属，这就是肖特基垒。电子必须高于这一势垒的能量才能越过势垒流入金属。当平衡时，肖特基势垒的高度是金属和半导体的逸出功的差值.
肖特基二极管主要参数
VF-正向电压： 正向导通时肖特基二极管两端的电压，选择肖特基二极管时尽量选择VF较小的肖特基二极管。
IF-正向电流： 表示在不引起热故障的情况下可以流过二极管的最大连续电流。
VR-反向电压： 是指肖特基二极管在反向偏压模式下能够承受而不击穿并导致短路的最大电压。
IR-最大反向电流： 指在肖特基二极管两端加入反向电压时，流过肖特基二极管的电流，肖特基二极管反向漏电流较大，尽量选择IR较小的肖特基二极管。
FM-工作频率： 由于结电容的存在，当工作频率过高时，二极管的单向导电性将变差。肖特基二极管的工作频率较高，可以达到100GHz。
IFSM-浪涌电流： 允许流过二极管的最大电流，它是瞬时电流，数值较大。
Trr-反向恢复时间 当工作电压从正向电压变成反向电压时，二极管工作的理想情况是电流瞬时截止，但实际上会有延迟。电流截止延时的量，就是反向恢复时间。虽然它直接影响二极管的开关速度，但不一定说这个值小就好。也即当肖特基二极管由导通突然反向时，反向电流由很大衰减到接近IR时所需要的时间。大功率开关管工作在高频开关状态时，此项指标至为重要。
瞬态抑制二极管
瞬态抑制二极管原理
瞬态抑制二极管，简称TVS管，主要用来抑制瞬间过电压。当被保护电路瞬间出现浪涌脉冲电压(达到TVS击穿电压)时，瞬态抑制二极管能迅速雪崩击穿，由高阻状态变为低阻状态，对浪涌电压进行分流和箝位，从而保护电路中各元件不被瞬间浪涌脉冲电压损坏，当异常电压消失后，瞬态抑制二极管又恢复到高阻态。TVS管有单向与双向之分，单向TVS一般应用于直流供电电路，双向TVS应用于电压交变的电路。
TVS管主要参数
VRWM -最高工作电压: 正常工作时，TVS 应该是不工作的，所以VWM 应大于线路上最高工作电压。这样才能保证TVS在电路正常工作下不会影响电路工作。但也不能选的太高，如果太高，钳位电压也会较高，需要综合考虑被保护电路的工作电压及后级电路的承受能力。
VBR -击穿电压： 击穿电压是指在V-I 特性曲线上，在规定的脉冲直流电流 IR或接近发生雪崩的电流条件下测得 TVS两端的电压。VBRmin 和 VBRmin 是TVS 击穿电压的一个偏差，一般TVS 为±5%的偏差。
IPP -峰值脉冲电流： 给定脉冲电流波形的峰值。
VC -钳位电压： 施加规定波形的峰值脉冲电流 IPP 时，TVS 两端测得的峰值电压。TVS 钳位电压应小于后级被保护电路最大可承受的瞬态安全电压。
- IPP 及VC 是衡量TVS 在电路保护中抵抗浪涌脉冲电流及限制电压能力的参数，这两个参数是相互联系的。对于TVS 在防雷保护电路中的钳位特性，可以参考VC 这个参数，对于同一型号TVS，在相同IPP 下的VC 越小，说明TVS 的钳位特性越好。TVS 的耐脉冲电流冲击能力可以参考IPP ，同型号的TVS，IPP 越大，耐脉冲电流冲击能力越强。
PPPM -额定功率： TVS 产品的额定瞬态功率应大于电路中可能出现的最大瞬态浪涌功率:*PPPM =VC * IPP 。
IR -漏电流： 也称待机电流。在规定温度和最高工作电压条件下，流过TVS二极管的最大电流。TVS 的漏电流一般是在截止电压下测量，对于某一型号TVS，漏电流应在规定值范围内。
