二極管是用半導體材料(矽、硒、鍺等)制成的一種電子器件   。二極管有兩個電極，正極，又叫陽極；負極，又叫陰極，給二極管兩極間加上正嚮電壓時，二極管導通， 加上反嚮電壓時，二極管截止。 二極管的導通和截止，則相當於開關的接通與斷開   。

二極管具有單嚮導電性能，導通時電流方嚮是由陽極通過管子流嚮陰極。

二極管是最早誕生的半導體器件之一，其應用非常廣泛。特別是在各種電子電路中，利用二極管和電阻、電容、電感等元器件進行合理的連接，構成不同功能的電路，可以實現對交流電整流、對調制信號檢波、限幅和鉗位以及對電源電壓的穩壓等多種功能   。

無論是在常見的收音機電路還是在其他的家用電器產品或工業控制電路中，都可以找到二極管的蹤跡   。

結構組成

二極管就是由一個PN結加上相應的電極引線及管殼封裝而成的。  

採用不同的摻雜工藝，通過擴散作用，將P型半導體與N型半導體制作在同一塊半導體（通常是矽或鍺）基片上，在它們的交界面就形成空間電荷區稱為PN結。  

由P區引出的電極稱為陽極，N區引出的電極稱為陰極。因為PN結的單嚮導電性，二極管導通時電流方嚮是由陽極通過管子內部流嚮陰極。  

二極管的電路符號如圖1所示。二極管有兩個電極，由P區引出的電極是正極，又叫陽極；由N區引出的電極是負極，又叫陰極。三角箭頭方嚮錶示正嚮電流的方嚮，二極管的文字符號用VD錶示。  

工作原理

二極管的主要原理就是利用PN結的單嚮導電性，在PN結上加上引線和封裝就成了一個二極管。

晶體二極管為一個由P型半導體和N型半導體形成的PN結，在其界面處兩側形成空間電荷層，併建有自建電場。當不存在外加電壓時，由於PN結兩邊載流子濃度差引起的擴散電流和自建電場引起的漂移電流相等而處於電平衡狀態。  

當外界有正嚮電壓偏置時，外界電場和自建電場的互相抑消作用使載流子的擴散電流增加引起了正嚮電流。當外界有反嚮電壓偏置時，外界電場和自建電場進一步加強，形成在一定反嚮電壓範圍內與反嚮偏置電壓值無關的反嚮飽和電流。  

當外加的反嚮電壓高到一定程度時，PN結空間電荷層中的電場強度達到臨界值產生載流子的倍增過程，產生大量電子空穴對，產生了數值很大的反嚮擊穿電流，稱為二極管的擊穿現象。PN結的反嚮擊穿有齊納擊穿和雪崩擊穿之分。  

PN結形成原理

P型半導體是在本徵半導體（一種完全純凈的、結構完整的半導體晶體）摻入少量三價元素雜質，如硼等。

因硼原子只有三個價電子，它與周圍的矽原子形成共價鍵，因缺少一個電子，在晶體中便產生一個空位，當相鄰共價鍵上的電子獲得能量時就有可能填補這個空位，使硼原子成了不能移動的負離子，而原來的矽原子的共價鍵則因缺少一個電子，形成了空穴，但整個半導體仍呈中性。這種P型半導體中以空穴導電為主，空穴為多數載流子，自由電子為少數載流子。  

N型半導體形成的原理和P型原理相似。在本徵半導體中摻入五價原子，如磷等。摻入後，它與矽原子形成共價鍵，產生了自由電子。在N型半導體中，電子為多數載流子，空穴為少數載流子。  

因此，在本徵半導體的兩個不同區域摻入三價和五價雜質元素，便形成了P型區和N型區，根據N型半導體和P型半導體的特性，可知在它們的交界處就出現了電子和空穴的濃度差異，電子和空穴都要從濃度高的區域嚮濃度低的區域擴散，它們的擴散使原來交界處的電中性被破壞。  

PN結單嚮導電性

在PN結外加正嚮電壓V，在這個外加電場的作用下，PN結的平衡狀態被打破，P區中的空穴和N區的電子都往PN結方嚮移動，空穴和PN結P區的負離子中和，電子和PN結N區的正離子中和，這樣就使PN結變窄。隨著外加電場的增加，擴散運動進一步增強，漂移運動減弱。當外加電壓超過門檻電壓，PN結相當於一個阻值很小的電阻，也就是PN結導通。  

主要分類

點接觸型二極管

點接觸型二極管的PN結接觸面積小，不能通過較大的正嚮電流和承受較高的反嚮電壓，但它的高頻性能好，適宜在高頻檢波電路和開關電路中使用   。

面接觸型二極管

面接觸型二極管的PN結接觸面積大，可以通過較大的電流，也能承受較高的反嚮電壓，適宜在整流電路中使用   。

平面型二極管

平面型二極管在脈沖數字電路中作開關管使用時PN結面積小，用於大功率整流時PN結面積較大   。

穩壓管

穩壓管是一種特殊的面接觸型半導體矽二極管，具有穩定電壓的作用。穩壓管與普通二極管的主要區別在於，穩壓管是工作在PN結的反嚮擊穿狀態。通過在制造過程中的工藝措施和使用時限制反嚮電流的大小，能保證穩壓管在反嚮擊穿狀態下不會因過熱而損壞。  

穩壓管與一般二極管不一樣，它的反嚮擊穿是可逆的，只要不超過穩壓管電流的允許值，PN結就不會過熱損壞，當外加反嚮電壓去除後，穩壓管恢復原性能，所以穩壓管具有良好的重復擊穿特性。  

光電二極管

光電二極管又稱光敏二極管。它的管殼上備有一個玻璃窗口，以便於接受光照。其特點是，當光線照射於它的PN結時，可以成對地產生自由電子和空穴，使半導體中少數載流子的濃度提高，在一定的反嚮偏置電壓作用下，使反嚮電流增加。因此它的反嚮電流隨光照強度的增加而線性增加。  

當無光照時，光電二極管的伏安特性與普通二極管一樣。光電二極管作為光控元件可用於各種物體檢測、光電控制、自動報警等方面。當制成大面積的光電二極管時，可當作一種能源而稱為光電池。此時它不需要外加電源，能夠直接把光能變成電能。  

發光二極管

發光二極管是一種將電能直接轉換成光能的半導體固體顯示器件，簡稱LED(Light Emitting Diode)。和普通二極管相似，發光二極管也是由一個PN結構成。發光二極管的PN結封裝在透明塑料殼內，外形有方形、矩形和圓形等。發光二極管的驅動電壓低、工作電流小，具有很強的抗振動和沖擊能力、體積小、可靠性高、耗電省和壽命長等優點，廣泛用於信號指示等電路中。  

在電子技術中常用的數碼管，發光二極管的原理與光電二極管相反。當發光二極管正嚮偏置通過電流時會發出光來，這是由於電子與空穴直接復合時放出能量的結果。它的光譜範圍比較窄，其波長由所使用的基本材料而定。  

主要應用

電子電路應用

幾乎在所有的電子電路中，都要用到半導體二極管。半導體二極管在電路中的使用能夠起到保護電路，延長電路壽命等作用。半導體二極管的發展，使得集成電路更加優化，在各個領域都起到了積極的作用。二極管在集成電路中的作用很多，維持著集成電路正常工作。下面簡要介紹二極管在以下四種電路中的作用。  

（1）開關電路

在數字、集成電路中利用二極管的單嚮導電性實現電路的導通或斷開，這一技術已經得到廣泛應用。開關二極管可以很好的保護的電路，防止電路因為短路等問題而被燒壞，也可實現傳統開關的功能。開關二極管還有一個特性就是開關的速度很快。這是傳統開關所無法比擬的。  

（2）限幅電路

在電子電路中，常用限幅電路對各種信號進行處理。它是用來讓信號在預置的電平範圍內，有選擇地傳輸一部分信號。大多數二極管都可作為限幅使用，但有些時候需要用到專用限幅二極管，如保護儀錶時。  

（3）穩壓電路

在穩壓電路中通常需要使用齊納二極管，它是一種利用特殊工藝制造的面結型矽把半導體二極管，這種特殊二極管雜質濃度比較高，空間電荷區內的電荷密度大，容易形成強電場。當齊納二極管兩端反嚮電壓加到某一值，反嚮電流急增，產生反嚮擊穿。  

（4）變容電路

在變容電路中常用變容二極管來實現電路的自動頻率控制、調諧、調頻以及掃描振蕩等。  

工業產品應用

經過多年來科學家們不懈努力，半導體二極管發光的應用已逐步得到推廣，發光二極管廣泛應用於各種電子產品的指示燈、光纖通信用光源、各種儀錶的指示器以及照明。發光二極管的很多特性是普通發光器件所無法比擬的，主要具有特點有：安全、高效率、環保、壽命長、響應快、體積小、結構牢固。因此，發光二極管是一種符合綠色照明要求的光源。  

發光二極管在很多領域得到普遍應用，下面介紹幾點其主要應用：

（1）電子用品中的應用

發光二極管在電子用品中一般用作屏背光源或作顯示、照明應用。從大型的液晶電視、電腦顯示屏到媒體播放器MP3、MP4以及手機等的顯示屏都將發光二極管用作屏背光源。  

（2）汽車以及大型機械中的應用

發光二極管在汽車以及大型機械中得到廣泛應用。汽車以及大型機械設備中的方嚮燈、車內照明、機械設備儀錶照明、大前燈、轉嚮燈、剎車燈、尾燈等都運用了發光二極管。主要是因為發光二極管的響應快、使用壽命長（一般發光二極管的壽命比汽車以及大型機械壽命長）。  

（3）煤礦中的應用

由於發光二極管較普通發光器件具有效率高、能耗小、壽命長、光度強等特點，因此礦工燈以及井下照明等設備使用了發光二極管。雖然還未完全普及，但在不久將得到普遍應用，發光二極管將在煤礦應用中取代普通發光器件。  

（4）城市的裝飾燈

在當今繁華的商業時代，霓虹燈是城市繁華的重要標誌，但霓虹燈存在很多缺點，比如壽命不夠長等。因此，用發光二極管替代霓虹燈有著很多優勢，因為發光二極管與霓虹燈相比除了壽命長，還有節能、驅動和控制簡易、無需維護等特點。發光二極管替代霓虹燈將是照明設備發展的必然結果。