談一談二極管電路

2025-07-22 11:13:36

在電子世界的龐大家族中，二極管是一種看似簡單卻至關重要的元件。這個只有兩個電極的半導體器件，只允許電流按特定方向流動，這種獨特的 “單向導電性” 使其成為現代電子設備的基礎。

一、二極管的構造與核心特性

二極管的核心是一塊半導體晶片，通常由硅或鍺材料制成。晶片兩端分別引出兩個電極：接在晶片正極區域的是陽極（正極），接在負極區域的是陰極（負極）。在電路圖中，它的符號像一個箭頭穿過豎線 —— 箭頭方向表示允許電流通過的方向，豎線則代表阻擋反向電流的 “屏障”。

這種單向導電性源于半導體內部的 “PN 結”。當正向電壓施加在二極管兩端（陽極接正，陰極接負），且電壓超過導通電壓（硅管約 0.7V，鍺管約 0.3V）時，電流會順利通過；若反向施加電壓，在未達到擊穿電壓前，幾乎沒有電流通過。

家庭用電是方向交替變化的交流電，而手機、電腦等設備需要直流電供電，這就需要整流電路來 “變流”。最基礎的半波整流電路中，二極管與負載電阻串聯后接在交流電源兩端。當交流電正半周時，二極管導通，電流流過負載；負半周時，二極管截止，無電流通過，最終輸出單向脈動的直流電。

更高效的全波整流電路則采用四個二極管組成 “整流橋”。無論交流電處于正半周還是負半周，總有兩個二極管導通，使負載兩端始終獲得同一方向的電流，大大提高了電能利用率。

在直流電路中，電源電壓可能因負載變化而波動，穩壓二極管能解決這個問題。穩壓二極管與負載并聯，且工作在反向擊穿狀態。當輸入電壓升高時，穩壓管的電流急劇增加，通過限流電阻的電壓降增大，從而保持負載兩端電壓穩定；電壓降低時則反之，就像一個自動調節的閥門，讓輸出電壓始終保持在設定值。

發光二極管是一種特殊的二極管，當電流通過時會發出可見光。在簡單的 LED 電路中，LED 與限流電阻串聯接在直流電源上。電阻的作用是限制電流，防止 LED 因過流燒毀。如今，從手機屏幕到城市夜景燈，LED 憑借高效、長壽的特點，已成為照明和顯示領域的主角。、

除了常見的整流二極管、穩壓二極管和 LED，還有專門用于高頻電路的肖特基二極管、可調節電容的變容二極管等。在邏輯電路中，二極管組成的 “與門”“或門” 是計算機運算的基礎單元；在太陽能電池板中，二極管能防止夜間電池向太陽能電池放電。

這個誕生于 20 世紀初的電子元件，雖結構簡單，卻支撐起了現代電子技術的大廈。從手電筒到航天器，二極管始終在默默履行著 “單向守門人” 的職責，讓電流的流動更有序，讓電子世界更可控。

從最早的電子管二極管到如今的微型半導體二極管，它用最樸素的單向導電性，串聯起從手電筒到電子設備設備的電路，見證著人類對電與光的馴服。或許未來，更高效、更多功能的二極管會不斷涌現。