在了解了各种组件之后，让我们集中讨论电子领域中的另一个重要组件，即二极管。半导体二极管是具有PN结的两端电子组件。这也称为整流器。

二极管的正极端子阳极用A表示，阴极的负极端子用K表示。为了知道实用二极管的阳极和阴极，在二极管上画了一条细线，这意味着阴极，而另一端代表阳极。

正如我们已经讨论过的P型和N型半导体及其载流子的行为一样，现在让我们尝试将这些材料结合在一起，看看会发生什么。

二极管的形成

如果将P型和N型材料彼此靠近，则它们会结合在一起形成接合点，如下图所示。

P型材料具有空穴作为多数载流子，而N型材料具有电子作为多数载流子。随着相反电荷的吸引，P型中的空穴很少趋向n侧，而N型中的电子几乎趋向于p侧。

当它们都向结点行进时，空穴和电子彼此复合以中和并形成离子。现在，在该结中，存在一个形成正离子和负离子的区域，如图所示，称为PN结或结势垒。

在P侧形成负离子，在N侧形成正离子，导致在PN结任一侧形成一个狭窄的带电区域。现在该区域没有可移动的电荷载体。此处存在的离子是固定的，并在它们之间保持一定的空间区域，而没有任何载流子。

由于该区域充当P型和N型材料之间的势垒，因此也称为势垒结。这有另一个名称，称为耗尽区域，这意味着它会耗尽两个区域。由于离子的形成，在称为电位势垒的结上会出现电势差VD，因为它阻止了空穴和电子通过结的进一步运动。

二极管的偏置

当二极管或任何两个端子的组件连接到电路中时，在给定的电源下它会处于两个偏置状态。它们是正向偏置条件和反向偏置条件。让我们详细了解它们。

偏向条件

当二极管连接到电路中时，其阳极连接到电源的正端子，阴极连接到电源的负端子，则这种连接被称为正向偏置状态。这种连接使电路的正向偏置越来越大，并有助于增加导通。二极管在正向偏置条件下传导良好。

反向偏置条件

当二极管连接到电路中时，其阳极连接到电源的负极端子，阴极连接到电源的正极端子，则这种连接称为反向偏置状态。这种连接使电路的反向偏置越来越大，有助于最小化和防止导通。二极管不能在反向偏置条件下导通。

现在让我们尝试知道如果在正向偏置和反向偏置条件下连接二极管会发生什么情况。

在前向偏置下工作

当外部电压施加到二极管上从而消除势垒并允许电流流动时，称为正向偏置。当阳极和阴极分别连接到正极和负极时，P型空穴和N型电子倾向于跨结移动，从而破坏了势垒。这样就存在电流的自由流动，几乎消除了障碍。

通过由正端子提供给空穴的排斥力和由负端子提供给电子的排斥力，复合发生在结中。电源电压应高到足以迫使电子和空穴通过势垒移动并穿过势垒以提供正向电流。

正向电流是二极管在正向偏置条件下产生的电流，用I _f表示。

在反向偏置下工作

当外部电压施加到二极管上从而增加势垒并限制电流流动时，称为反向偏置。当阳极和阴极分别连接到负极和正极时，电子被吸引到正极，而空穴被吸引到负极。因此，两者都将远离势垒，从而增加结电阻并防止任何电子穿过结。

下图对此进行了解释。还绘制了没有施加电场时和施加了一些外部电场时的传导图。

随着反向偏置的增加，结很少有少数载流子穿过结。该电流通常可以忽略不计。当温度恒定时，该反向电流几乎恒定。但是，当该反向电压进一步增加时，就会发生称为反向击穿的点，其中雪崩电流流过结。高反向电流会损坏设备。

反向电流是二极管在反向偏置条件下产生的电流，用I _r表示。因此，二极管在反向偏置条件下提供高电阻路径而不会导通，而在正向偏置条件下提供低电阻路径并会导通。因此，我们可以得出这样的结论：二极管是一种单向器件，它在正向偏置下传导，并在反向偏置下充当绝缘体。此行为使其可以用作将AC转换为DC的整流器。

峰值反向电压

峰值反向电压简称为PIV 。它规定了反向偏置下施加的最大电压。峰值反向电压可以定义为“二极管可以承受而不会被破坏的最大反向电压”。因此，在反向偏置条件下考虑该电压。它表示二极管如何在反向偏置下安全运行。

二极管的用途

二极管用于阻止电流沿一个方向(即正向)流动并阻止反向电流。二极管的这一原理使其可以用作整流器。

对于允许电流在一个方向上流动但在另一个方向上停止流动的电路，整流二极管是最佳选择。因此，输出将是直流电，消除了交流分量。半波和全波整流器之类的电路是用二极管制成的，可以在《电子电路》教程中进行研究。

二极管也用作开关。它有助于以更快的速度更快地打开和关闭输出。

二极管的V-I特性

PN结二极管的实用电路布置如下图所示。电流表串联，电压表并联，而电源通过可变电阻器控制。

在操作过程中，当二极管处于正向偏置状态时，在某些特定电压下，势垒被消除。这种电压称为截止电压或拐点电压。如果正向电压超过限制，则正向电流将呈指数上升，如果进一步这样做，则会因过热而损坏设备。

下图显示了正向和反向偏置条件下二极管导通的状态。

在反向偏置期间，通过少数载流子产生的电流称为“反向电流”。随着反向电压的增加，该反向电流增加，并且突然在某一点击穿，导致结的永久破坏。