二極體結構和工作原理
內容簡介：導電能力介於導體和絕緣體之間的物質稱為半導體。常見的半導體有矽（si）和鍺（ge）。半導體矽和鍺是4價元素：矽和鍺原子的最外層軌道上有4個電子，這四個電子稱為價電子，所以稱矽和鍺為4價元素。
作為汽車電子技術的開篇，有幾個電子元件是必須要知道的，這就是二極體、三極體、電阻、電容和電感；從這篇文章開始將帶你進入精彩的電子世界，你會發現，想像中複雜、苦燥的電子技術原來也是很有意思的。慢慢的，你會發現其中的樂趣和意義所在。
了解二極體前你先要知道什麼是半導體、半導體有哪些特性？
在自然界中，根據材料的導電能力，我們可以將他們劃分導體、絕緣體和半導體。 常見的導體如銅和鋁、常見的絕緣體如橡膠、塑料等。什麼是半導體呢？半導體的導電能力介於導體和絕緣體之間，常見的半導體材料有矽（si）和鍺（ge）。到此，請記住兩種半導體材料：矽、鍺。因為以後你會聽說矽管、鍺管。意思很明顯，說明這種二極體或三極體是用矽或鍺作為基材的。
半導體矽原子結構圖
半導體有幾個特性有必要了解一下：熱敏性、光敏性和摻雜性；
半導體的熱敏性：半導體的導電能力受溫度影響較大，當溫度公升高時，半導體的導電能力大大增強，被稱為半導體的熱敏性。利用半導體的熱敏性可製成熱敏元件，在汽車上應用的熱敏元件有溫度感測器，如水溫感測器、進氣溫度感測器等。
半導體矽的空穴和自由電子示意圖
半導體的光敏性：半導體的導體的導電能力隨光照的不同而不同。當光照增強時，導電能力增強，稱為半導體光敏性。利用光敏性可製成光敏元件。在汽車上應用的光敏元件有汽車自動空調上應用的光照感測器。
半導體的摻雜性：當在導體中摻入少量雜質，半導體的導電性能增加。
什麼是本徵半導體、p型半導體和n型半導體，有哪些區別？
本徵半導體：純淨的半導體稱為本徵半導體。
p型半導體：在本徵半導體矽或鍺中摻入微量的三價元素硼（b）或鎵，就形成p型半導體。
p型半導體示意圖－空穴是多數載流子
n型半導體：在本徵半導體矽或鍺中摻入微量的五價元素磷（p）就形成n型半導體。
n型半導體中自由電子是多數載流子
pn結和二極體
在半導體矽或鍺中一部分區域摻入微量的三價元素硼使之成為p型，另一部分區域摻入微量的五價元素磷使之成為n型半導體。在p型和n型半導體的交界處就形成乙個pn結。乙個pn結就是乙個二極體，p區的引線稱為陽極，n區的引線稱為陰極。
二極體結構圖：p區引線成為陽極、n區引線成為陰極
二極體的單向導電性能
二極體具前單向導電性能，
（1）正嚮導通：當pn結加上正向電壓，即p區接蓄電池正級，n區接蓄電池負極時，pn結處於導通狀態，如圖所示，試燈有電流通過，點亮。
二極體正嚮導通示意圖
注意二極體正嚮導通時存在著電壓降，什麼意思呢？如果蓄電池電壓是12v，則試燈上的電壓一定小於12v，大約是11.6v吧，哪0.4v在那裡呢？在二極體上，這0.4v就是二極體的電壓降。二極體的電壓降取決於二極體採用的是鍺管還是矽管：鍺管的電壓降是0.2v左右；而矽管的電壓降是0.5v左右。如果蓄電池電壓低於二極體正常導通的電壓降，則二極體將不能導通。這個原理的重要性在二極體你可能體會不到，但是到了三極體就顯的非常重要了。
（2）反向截止：當pn結加上反正電壓，即p區接蓄電池負極，n區接蓄電池正極時，pn結處於截止狀態，如圖所示，試燈沒有電流通過，不能點亮。
二極體反向截止示意圖
二極體接反向電壓時，存在著乙個耐壓的問題：如果加在二極體的反向電壓過高，二極體受不了，就會擊穿，此時二極體不在處於截止狀態，而是處於導通狀態。如果我們設定乙個擊穿電壓，當達到反向擊穿電壓時，二極體會擊穿導通。如果現在電壓又小於了擊穿電壓，二極體會怎麼樣？對於普通二極體，此時還會處於導通狀態，這意味著二極體已經失去了反向截止的作用了。後面會提到一種穩壓二極體，我們設定乙個擊穿電壓，當達到反向擊穿電壓時，二極體會擊穿導通。如果現在電壓又小於了擊穿電壓，二極體恢復到截止狀態。
解讀二極體的伏安特性曲線
了解了二極體的結構和作用原理後，有乙個曲線：二極體的伏安特性曲線；我想大家需要了解一下。伏安特性曲線是加在二極體的的電壓（單位是伏）和二極體電流（單位是安）的關係曲線。
在這個二極體的伏安特性曲線上，可以分為正向特性和反向特性兩部分來看，並能從中反映出二極體的幾個重要的工作引數：
二極體的正向伏安特性曲化分析
二極體的正向特性：二極體兩端載入正向電壓；當電壓低於0.5v（矽管）時，流通電流為0，此時0.5v的電壓稱為死區電壓；當電壓高於死區電壓時，二極體導通，此時二極體上存在著約0.5v的電壓降。
在二極體加正向電壓時，可以看出二極體的兩個重要的引數：
（１）正向電壓降：越小越好；
（２）正向電流：如果二極體用於整流，必須考慮；
二極體的反向伏安特性曲化分析
二極體的反向特性：二極體兩端載入反向電壓；當電壓低於20v時（圖中所示），二極體雖然截止，但是仍有很小的反向漏電流；當電壓大於20v後，反向電壓擊穿二極體，電流會迅速增大。
在二極體加反向電壓時，可以看出二極體的兩個重要的引數：
（３） 反向漏電流：越小越好；
（４）反向擊穿電壓：二極體用於整流時，必須考慮
二極體在汽車發電機整流器中的應用
二極體的的主要應用是整流，可以將交流電轉換為直流電，對於單相交流電，需要四個二極體組成乙個整流電路，這個整流電路被稱為橋式整流電路。
二極體橋式整流電路
但是對於單相交流電，二極體橋式整流電路只是將交流電的負半周翻轉，所以此時的直流電是肪動直流電。
現在汽車發電機採用的是三相交流電，通過內部的二極體整流器將交流轉換為直流，最少需要六個二極體。
二極體在汽車發電機整流器中的應用
三相交流電相位差120度，經過二極體整流後取每相電壓最高區間，所以整流後電壓基本接過純直流；
三相交流電經過二極體整流後波型平穩
二極體原理
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