注意：本文章需要配合无际单片机编程-硬件基础2.0教程视频学习。
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本节课主要是给大家讲解一下二极管。
课程内容目录：
- 二极管理论
- 不同类型二极管介绍
一、二极管理论
1. 二极管的定义
- 二极管的定义：（ Diode）
二极管是由半导体材料(硅、硒、锗等) 加入杂质元素 制造成的一种电子元器件。
- 二极管的构造：
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元器件。
（图片来自书本）
PN结是什么？
2. 二极管的工作原理（了解即可）
关于二极管理论之上，网络上相关的资料比较多，大家有兴趣，可以自行搜索学习，不建议大家深入学习；
在介绍PN结之前，我们先介绍一下 空穴 和自由电子，回顾一下电流的相关基础；
自由电子：
带负电，可以自由移动
空 穴：
带正电，不可自由移动；
导体：自由电子活性比较强，可以自由移动，可以导电，可以形成电流
绝缘体：自由电子惰性比较强，不可以自由移动，不可以导电，不能形成电流；
半导体: 自由电子的活性介于导体和绝缘体之间。（硅、硒、锗 等）
PN结的结构：（简单了解即可）
二极管由P型半导体材料和N型半导体材料组成的结构。
P区：《本征半导体参入三价元素（如：硼、铝、铟等）》
N区：《本征半导体参入五价元素（如：磷、砷等）》
P型半导体材料:
带正电的空穴比自由电子多，带正电；
N型半导体材料:
带负电的自由电子比空穴多，带负电；
因为N型半导体的自由电子比较多，P型的半导体空穴多，所有自由电子就会由N区向P区移动。 在中间形成PN结；
二极管的正负极：
二极管的P是正极 N为负极
3. PN结的正向导电
- 如上图: PN结的P极接正极 N极接负极；
- 电源负极的自由电子比空穴多，所以就会往N极扩散（运动,如上图；绿色箭头）；
- PN结的空穴比自由电子多，所以就会不断的吸收N极的电子，P区不断的吸收，N区不断的扩散；
- 电源正极的空穴比电子多，并且，空穴的密度比PN结的P区空穴密度高，所以P区的自由电子会不间断的往电源正极流动。
总结: PN节的节正向电源，二极管导通； 正向导通
4. PN结的反向截至
如上图: PN结的P极接负极 N极接正极；
- 电源的负极的自由电子的密度比较大，PN结的P区缺少自由电子，所以电源负极的自由电子就会往PN接的P区扩散（运动,如上图；绿色箭头）；
- 自由电子从负极扩散到P区，P区的电子比空穴多，而N区的自由电子比空穴多，所以会抵制P区的自由电子往N区扩散（运动）；
总结：PN结有反向截至； 即：二极管反向截至；
二极管由2个电极，一个正极（阳极），一个负极（阴极）。
给二极管两极加正向电压，二极管导通； 加反向电压，二极管截止；
5. 二极管的伏安特性曲线
（截图来自书本）
Uth: 正向导通的门槛电压 硅管大约0.5V 锗管大约0.1V .
当电压下于Uth的时候，电压不足以驱动二极管导通，当导通后，Uth会随着电流的增加会微弱增加。
Ubr：反向击穿电压。
6. 符号标识
原理图二极管的标识符号：（D）
由于二极管的种类比较多，不同的二极管的功能不一样，所以不同的二极管再原理图中的画法不一样。如下图所示；
7. 二极管分类&常用二极管介绍
按照安装方式分类： 插件二极管 和贴片二极管
按照半导体材料分类：硅二极管 和锗二极管
按照功能分类（半导体材料和参加的杂志不一样）：
8. 判断二极管正负极
方法1：丝印区分正负极
方法2：万用表测量法
- 用万用表判断二极管的正负极就将数字万用表拨至二极管测试档，用两支表笔分别接触二极管的两个电极。
- 若万用表显示值小于1V，说明二极管处于正向导通状态，这时红表笔接的是正极，黑表笔接的是负极（因为红表笔带正电，黑表笔带负电）；
- 若显示溢出符号“1”，说明二极管处于反向截止状态，这时黑表笔接的是正极，红表笔接的是负极。
二、不同类型二极管的介绍：
1. 常规二极管:
① 介绍：
常规二极管：具有最典型的PN结特性，P区接正极，N区接负极。 普通二极管有硅管或锗管 2种。 他们的正向导通电压差别较大。锗管为0.2～0.3V，硅管为0.6～0.7V
② 常见型号：
IN4148 IN4007 S2A S3A S3N 1N4001 M7 SK34
③ 相关参数:
- IF: 正大整流电流
- VF：正向压降
- VRRM: 反向重复峰值电压（反向浪涌电压）
- VRMS: 反向电压有效值
- IR: 反向电流
- Irr: 反向最大电流
- Fmax：（FM）最高工作频率:
④ 规格书
通过规格书了解相关的参数；
⑤ 应用电路
主要作用：整流，续流，隔离（防止电源反接）……
注意：常规二极管的最高工作频率Fmax 相对比较低。 在工作频率较高的电路种，不能使用；
应用1：整流
整流桥电路是将交流信号转换成直流信号；
我们需要注意的参数: 最大整流电流、反向截至电压 等；
应用2：续流
续流电路，我们一般按照电路的需求来选择的，在蜂鸣器、继电器电路中，一般选用IN4148;
我们需要注意的参数：反向截至电压，漏电流，开关频率
应用3：隔离 防止反接（重点讲解）
隔离和电源保护电流，电路设计中，这种用法比较常见；
选型的时候，需要注意的参数：最大通过的电流、最大压降值、反向截至电压…
2. 恒流二极管：
① 介绍：
特性：通过二极管的电流是恒定的，
② 常见型号：
TM1810
电路图符号:
举例：TM1810
③ 相关参数:
- 恒定电流
- 输出端口耐压值
- 工作温度
恒流二极管伏安特性曲线:
④ 规格书
通过规格书了解相关的参数；
⑤ 应用电路
主要作用: 驱动大功率LED灯；
应用电路:
单通道TM1810 恒流二极管
3. 肖特基二极管:
① 介绍：
肖特基二极管又称为SBD二极管，或肖特基势垒二极管。
特点：最显著的特点为反向恢复时间极短（可以小到几纳秒），正向导通压降仅0.4V左右；
支持的交流信号的频率比普通二极管要高。普通二极管: < 100KHZ 肖特基： < 100GHZ
常规二极管： 反向恢复时间一般 >500ns以上；
肖特基二极管：反向恢复时间一般<10ns，也有个别在20ns左右
电路分析:
通过以下的图片进一步分析二极管对交路信号频率的影响
缺点：反向击穿电压比较低，一般不大于60V，漏电流稍大
② 常见型号：
1N5817 1N5819 1N5821 1N5819WS SS14 SS54 SK34
③ 相关参数:
- 正向整流电流Iav:
- 正向导通压降值: VF
- 反向击穿电压: VRRM:
- 反向饱和漏电流IR:
- 最高工作频率Fmax: 最大可以达到100GHz 一般规格书都没有标注。
④ 规格书
通过规格书了解相关的参数；
⑤ 应用电路
肖特基二极管一般应用于开关电源，变频器，驱动器等高频率电路中。一般应用在弱电产品中，高压产品中使用要注意反向击穿电压值。
应用电路1：
肖特基二极管在 DC-DC电源电路中的应用:
以上的电路，大家应给非常熟悉了，之前已经反复给大家介绍过，是一个电源转换电路。
本节课，重点给大家介绍D6这个二极管的作用。
以上电路的等效电路图如下:
电路分析：
- U2工作的内部原理和D6的作用。
380KHZ 高电平状态分析：
380KHZ 低电平状态分析：
- D6二极管的参数： IF(av)和其他参数 说明
应用电路2：
肖特基二极管在升压电路中的应用:
电路说明：这个电路在讲电感的课程中，有讲解过，电感中重点讲解的是L的功能，本节课的重点是分析SD的功能；
- 我们先画一个以上电路的等效电路: 升压电路的工作原理讲解
其中S1代替芯片AP8805的EXT 引脚。
状态分析：
刚上电S1断开 A点3V 通过1N5819给C1充电, B点有有电压；
S1闭合 A点0V B点的电压比A点高。D1处于反向截止状态，同时，L1和3V电源形成一个回路。 给L1由于电压的变化，给L1充电；
S1断开 A点3V L1电感和S1端的回路断开，按照L1两端的电流不能突变，B点会产生一个很高的瞬间电压，电压比C点电压高，1N5819正向导通，给B点充电； 由于电压是一个瞬间电压，充电后，立刻反向截止。
总结：
S1的状态: …..S1闭合-> S1打开-> S1闭合-> S1打开-> …..180KHz的频率切换；
D1的状态: …..反向截止->正向导通 ->反向截止->正向导通….. D1的状态按照180KHz的状态在切换；
二极管相关参数
- 正向整流电流: IFav 1N5819二极管的 IFav =1A 大于芯片APP8805需求的400mA 可以满足
- 反向截止电压：
反向击穿电压: VRRM 1N5819 = 40V, APP8805工作的电压 < 7V 可以满足；
总结：
以上电路主要应用的是二极管的正向导通，反向截止的功能。 和肖特基二极管的工作频率比较高。
4. 变容二极管：
实际开发中，用的比较少，直接跳过。如果项目开发中，用到了我们在针对性的去学习和了解；
5. 瞬间电压抑制二极管:
① 介绍：
也称为“TVS二极管”，或“雪崩击穿二极管“，“过压保护二极管”，它的作用是在电路中提供瞬态保护，防止电压突变引起的设备损坏。
- V+的电压低于TVS的击穿电压的时候, D2处于高阻状态（阻值无穷大），D2相当于处于断开的状态，不影响电路的工作。
- 当V+因静电或其他因素，瞬间电压高于击穿电压的时候，D2二极管迅速由高电阻状态突变为低电阻状态，将瞬间高压产生的的电流通过TVS二极管流到GND,同时将异常电压钳制在较低的水平，保护后级的电路免遭异常瞬间电压的损坏。
- 当V+异常电压消失后，TVS二极管阻值由恢复为高阻态。
TVS二极管有单向和双向之分，单向TVS二极管一般应用在直流供电电路中，双向TVS二极管应用于电流供电的电路，或模拟电路中。
② 常见型号：
SM2T3V3A
③ 相关参数:
Vc: 钳位电压
VBR:击穿电压, 是TVS管的最小雪崩电压。
④ 规格书
通过规格书进一步了解相关的参数。
⑤应用电路
实际应用电路1: 4G模块的供电电源；
实际应用电路2: SIM卡电路
型号：ESDA6V8AV6
型号: PESD5V0S1BL
6. 稳压二极管:
① 介绍：
稳压二极管，顾名思义，它的主要作用就是用来稳压的。
稳压二极管: 又叫齐纳二极管；
原理：利用PN节反向击穿状态，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，叫稳压二极管。
② 常见型号：
选择合适的即可，比较常见的是5.1V 4.7V的
③ 相关参数:
稳压二极管主要参数和选项需要注意事项；
Uz -稳压电压
IzT – 稳压电流
④ 规格书
通过规格书进一步了解相关参数
⑤ 应用电路
常用的作用：基准电压，稳压器；
应用电路1：
应用电路2:
2.5V的基准电压电路:
7. 发光二极管:
① 介绍：
发光二极管，大家比较熟悉。我们电路板上常用的LED灯就是发光二极管；
原理：
发光二极管，通过电子和空穴复合的时候释放能量发光，可以高效的将电能转化为光能的元器件。
② 常见型号：
红色/0603 蓝色/0603 绿色/0805
③ 相关参数:
- 压降（VF）
发光二极管的压降，按照不同的颜色和功能，不一样。具体如下：
不同材料的发光二极管的颜色与二极管的制造半导体材料有关: 如下图
（图片来自网络）
- 正向电流（IF）
- 正向最大浪涌大流（IFSM）
④ 规格书
⑤ 应用电路
应用电路一：电源指示灯
应用电路二：单片机控制LED灯
8. 光电二极管:
① 介绍：
光电二极管，有叫做“光敏二极管”，是一种可以将光转换成电流或电压信号的电子元器件。
特点:
光电二极管，对光的变化非常敏感，具有单向导电性，可以利用光照的强弱来改变电路中的电流。
② 常见型号：
无
③ 相关参数:
相关的参数：通过规格书进一步讲解
④ 规格书
配套课程视频学习
⑤ 应用电路
比较典型的应用：红外遥控器、光线探测、烟感，手机；
应用电路：
原理图: 光电烟感发射和接收电路：
空调、遥控器、电视等设备上面的 遥控器，通讯采用的就是光敏二极管；
红外遥控常用的载波频率为38kHZ;
三、习题：
习题1: 二极管的有哪些特征？
- 单向导通
- 反向截至
- 引脚没有极性（有极性）
- 所有二极管都要正接 阳极接电源的正极（TVS和稳压二极管需要反接）
习题2：
以下哪些二极管在实际应用中，需要反接？
- 常规二极管
- 发光二极管
- 光电二极管
- TVS二极管
- 肖特基二极管
- 稳压二极管
- 恒流二极管
习题3：
肖特基二极管和普通二极管的有什么区别？重点描述肖特基二极管的优点
肖特基二极管的优点：
- 工作频率比普通二极管高
- 正向压降比较低
缺点：
- 反向截至电压比较低，一般应用在低压电路中，高压电路中要特别注意反向截至电压这个参数
习题4：
以下稳压二极管的电路有什么问题？
正确的电路：
习题5：
通过发光二极管导通分压的原理，粗略的计算一下通过以下发光二极管的电流.
橙色LED灯的压降是2.0-2.1V , 所以R1两端的电压是3.3-2.0V = 1.3V
按照欧姆定律： I = U / R = 1.3V / 510Ω = 1.2mA