二极管特性介绍

二极管（Diode）是一种最简单的电子元件，具有单向导电性，因此常用于电压整流、电压限制、波形削弱、信号检波等电路中。本文将介绍二极管的特性及其应用。

一、二极管的基本特性

二极管是由一个P型半导体和一个N型半导体组成的二极管材料通过扩散、熔合形成的，所以也称为PN结。PN结是二极管正常工作的基础，当PN结处于正向偏置（即P端连接正电源，N端连接负电源）时，二极管呈现良好的导电性，可以通过电流；当PN结处于反向偏置（即P端连接负电源，N端连接正电源）时，二极管呈现极高的电阻性，几乎不导电。

• 正向特性：二极管正向导通电流，正偏压越大，流过二极管的电流越大，符合电流大，电流随电压非线性增加的规律。
• 反向特性：二极管反向时为截止状态，反偏压越大，则漏电流越小，若反偏压大到一定值时，二极管就会被击穿，发生电流的大翻倍现象。

二、二极管的应用

1.整流电路

二极管的正向导通特性可被用于直流电成分的整流，将输入信号中的负半弧去掉，只留下正半弧，即可得到整流后的输出信号。这种电路称为二极管整流电路，常用于电源等场合。

2.电压限制电路

二极管的反向阻挡特性可被用于电压限制电路，它可以起到保护其他元件不受电压过大的破坏，也可用于去除信号中的电压峰值。

3.信号检波电路

当输入的信号达到二极管正向导通电压时，二极管将导通，信号经过二极管后，比原来信号值降低了一个二极管导通电压值。这种电路叫做二极管检波电路，可以检测无线电收音机等电路中的调幅信号。

三、完整代码示例

/* 简单的二极管正向和反向特性模拟
 * 串联电阻R1为10K，R2为1K，
 * 输入10V正弦信号，输出约为8.2V的正弦信号
 * Author: Yuliang Zhou <life@zhouyuliang.com>
 * Date: 2021-11-13
 */
 
#include <stdio.h>
#include <math.h>

#define PI (3.14159265358979323846)

double diode(double v)
{
    if(v<0) return 0;
    double vt = 0.026; // 热平衡电压
    return vt*(exp(v/(2*vt))-1);
}

int main()
{
    const double Vcc = 10; // 电源电压
    const double R1 = 10000, R2 = 1000; // 电阻值
    const double f = 1000; // 信号频率
    const double dt = 1/(2*f); // 时间间隔
    double v = 0, i = 0; // 初始化电压和电流
    double vout = 0; // 输出电压

    for(double t=0; t<1/f; t+=dt) { // 1/f时间内模拟
        v = Vcc*sin(2*PI*f*t); // 计算输入电压
        i = (v-vout)/R2; // 计算电流
        vout = i*R1 - diode(i*R1); // 计算输出电压（电压降和电压源）
        printf("%.6lf %.6lf %.6lf\n", t, v, vout); // 输出时间、输入电压、输出电压
    }

    return 0;
}

以上就是二极管特性和应用的介绍，希望对程序员们有所帮助。