一文读懂二极管 | 元器件科普
二极管（Diode），是电子元件当中，一种具有两个电极的装置，只允许电流由单一方向流过（称为顺向偏压），我们通常称之为“整流（Rectifying）”功能。 反向时阻断 （称为逆向偏压）。 因此，可以把二极管想象成是电子版的逆止阀。
二极管的应用很多，包括整流、检波、开关、变容、发光、稳压等，大部分应用使用的是二极管整流的功能。
二极管的结构组成二极管就是由一个PN结加上相应的电极引线及管壳封装而成的。
采用不同的掺杂工艺，通过扩散作用，将P型半导体与N型半导体制作在同一块半导体（通常是硅或锗）基片上，在它们的交界面就形成空间电荷区称为PN结。
由P区引出的电极称为阳极，N区引出的电极称为阴极。 因为PN结的单向导电性，二极管导通时电流方向是由阳极通过管子内部流向阴极。
二极管的电路符号如图所示。 二极管有两个电极，由P区引出的电极是正极，又叫阳极；由N区引出的电极是负极，又叫阴极。 三角箭头方向表示正向电流的方向，二极管的文字符号用VD表示。
二极管的发展历史及原理特性
简单的介绍一下二极管的历史和原理。
1. 真空管以前・・・
发现二极真空管里有整流特性和爱迪生效果是1884年。 其实在这8年之前的1876年已发现了硒的整流作用。 利用半导体特性实现整流效果的二极管的历史十分古老。 但比真空管还要古老是稍微意外吧。
2. 鍺，接下来硅
当初原始的二极管-硒整流器和矿产检波器是，使用黄铁矿和方铅矿等天然亚酸化铜（多结晶半导体）。
其后，经过精炼技术的进步，转移到了鍺，硅等高感度稳定生产的单结晶半导体的时代。 鍺对热特性弱，现在几乎都使用硅。
3. 从PN结合诞生的整流效果
二极管素子是PN结合的构造。 P形半导体端的端子叫阳极，N形半导体端的端子叫做阴极。
电流只能从阳极流到阴极，从阴极到阳极几乎没有电流流过。
这个效果叫整流效果，换句话说，就是把交流变换直流的作用。
4. 二极管就是开关
二极管的作用直说就是开关，电流的开关。 把电流用水流比喻的话，阳极是上流，阴极是下流，水从上流到下流能流下去，就是说电流能流下去，但从下流不能流到上流。 这就是二极管的整流作用。
5. 结合构造也有多样
二极管的接合构造现在大有PN结合和肖特基形。 前者是半导体和半导体结合，细分有扩散接合形和台地形。 后者是半导体和金属之间发生的效果。 结合这个语言通常不在二极管里表现。 在这里为了容易理解分列在这里。
6. 顺方向特性和逆方向特性
二极管有阳极和阴极两个端子，阳极 (+)，阴极 (-)。 从阳极到阴极流过电流时的特性叫做顺方向特性，例VF，IF。 相反，从阳极 (-) 向阴极 (+) 加电流时，二极管基本上无电流流过，这时的特性叫做逆方向特性，例VR，IR等逆方向特性。
二极管的分类
二极管有按使用回路的功能和制品的大小所要求形状的两种分类。 麻烦的是这两种分类没有直接关连，所以经常要把两种同时放在脑里。 可以理解为基本的功能加上各种各样的形状来补充。
1. 按频率分类
最基本的分类方法。 二极管根据其特性分为整流二极管、开关二极管、肖特基势垒二极管、齐纳二极管、用于高频的高频二极管。 另外，作为保护元件一般使用齐纳二极管，但随着周边电路的精密化、应用微细化，被要求使用更高性能的保护元件 — TVS (Transient Voltage Suppressor)。
2. 按结构分类
按素子构造来分类，主要分为现在主流的Planar形和耐高压的台地形。
平面型：
现在最常用的半导体结合的方法，在硅基板上形成氧化膜，在必要的地方开孔把不纯物扩散结合。
扩散结合形（PN结合形）：
把不纯物热扩散到硅半导体里，形成叫做P形，N形的不纯物扩散领域。 这个结合部产生叫做电位墙壁的墙壁。
肖特基势垒型：
利用金属与半导体结合时产生的电位墙壁的叫做肖特基垫垒形。 很久以前就知金属和半导体接触时拥有整流特性，但理论说明的人是Mr.Shotoky，因此这个构造的起名为肖特基垫垒。 和PN形来比，恢复时间快，所以高频的整流效果非常好，还有顺方向电压也低，功耗也少，所以广泛用于高频整流。
台面型：
结合部像富士山，这个构造的逆电压 (VR) 容易变大，多用于整流二极管。 耐压容易做大，但相反与Planar形相比逆电流也变大，我公司的整流二极管是这个构造。
3. 按正向电流的大小分类
按顺方向电流大小来分，IF未满1A的叫做小信号二极管，1A以上的叫做中功率/大功率二极管。
4. 按集成度分类
我公司的强点是二极管排列，是指二极管集聚的复合二极管。 最近我公司充实齐纳二极管，肖特基二极管的复合品等丰富系列。
5. 按形状分类
封装，实际安装形状，二极管有各种各样的形装．大体分为插件形和贴片形。 市场数年前开始贴片成为主流，我公司也拥有充实的贴片形系列。
二极管的应用
所有的电子电路中基本上都会用到二极管，它的特性也是非常之多，最主要就是单方向导电性。 人们利用这些不同特性构成各种具体的应用电路。
① 整流二极管
整流二极管 (Rectifier Diode) 顾名思义，是指对商用频率的交流电进行整流的二极管。 整流的主要目的是将交流转换为直流，其具有高电压、高电流特性。
另外，根据使用频率和使用条件不同，转换效率有所不同，提供低VF（正向电压）、高速开关型、低噪音等产品。
［整流电路的构成］
② 开关二极管
顾名思义，是指具有开关功能的二极管。 此二极管具有正向施加电压时电流通过 (ON)，反向施加电压时电流停止 (OFF) 的性能。 反向恢复时间 (trr) 短，与其他二极管相比，开关特性优异。
反向恢复时间 (trr)
反向恢复时间 (trr) 是指开关二极管从导通状态到完全关闭状态所经过的时间。 一般关断后电子不能瞬间停止，有一定量的反向电流流过。 其漏电流越大损耗也越大。 还正在开发优化材料或扩散重金属从而缩短trr，抑制反冲后振荡（振铃）的FRD (Fast Recovery Diode) 等产品。
特点：trr是指电压变为反向后，直到电流变为零的时间。 trr快速，则可以实现低损耗、高速开关。
③ 肖特基势垒二极管
一般的二极管是利用PN接合来发挥二极管特性，而肖特基势垒二极管是利用了金属和半导体接合产生的肖特基势垒。
与一般的PN结二极管相比，具有正向电压 (VF) 低，开关速度快的特点。 但漏电流 (IR) 大，有如果热设计错误则引起热失控的缺点。
广泛用于电源部二次侧整流。 其特性根据使用的金属不同而不同，ROHM利用多种金属，推出如下产品阵容。
低VF型 RB**1系列低IR型 RB**0系列车载用超低IR型 RB**8系列
特点：通过改变金属种类，可制造低VF型、低IR型产品。
关于热失控
肖特基势垒二极管在特性上会因正向电流大而导致发热。 发热则漏电流 (IR) 变大，同时外壳温度、环境温度也上升。 如果热设计错误，发热将高于散热，达不到热平衡持续发热。 其结果漏电流 (IR) 也持续增加，最终元器件遭到损坏。 这种现象叫做热失控。
特点：周围温度高，则引起热失控。
④ 恒压（齐纳）二极管
齐纳二极管利用电流变化时电压恒定的特点，用于恒压电路，作为防止IC免受浪涌电流、静电损坏的保护元件使用。 其特点是一般的二极管是正向使用，而齐纳二极管是反向使用。 反向击穿电压称为齐纳电压 (VZ) 、此时的电流值称为齐纳电流 (IZ) 。 近年来随着电子设备的微细化／高功能化的不断发展，要求保护元件具备更高性能，在这种趋势下逐渐拉大与TVS (Transient Voltage Suppressor) 的差别。
特点：只有ZD利用了反向特性。
⑤ 高频二极管
引脚二极管举例：
由电阻值高的I型半导体制成，其特点是引脚间电容(CT)非常小。 正向电压条件下,具有可变电阻特性，反向电压条件下,具有电容器特性。 利用其高频特性（引脚间电容小，因此对通信线没有影响），作为高频信号开关（带天线的移动设备），衰减器，AGC电路用可变电阻元件使用。
引脚间电容 (CT) ？
二极管引脚间施加反向电压时，存储的电荷量称为引脚间电容(CT)。 接合P层和N层，则空穴与电子结合，在界面形成电气特性为中性的耗尽层。 耗尽层起到寄生电容器的作用，其电容值(CT) 与PN结的面积成正比，与距离 (d) 成反比。 距离由P层、N层浓度等因素设计而成。 向二极管施加电压，则耗尽层扩大，CT下降。 根据使用的应用不同，其要求的CT值不同。
特点：耗尽层越宽（d大）CT越低。
来源：ROHM，经华秋商城整理发布，略有改动。
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