发光二极管(LED)是一种特殊的二极管。它的发光原理基于半导体材料的电子 - 空穴复合过程。当在 LED 两端施加正向电压时,电子从 N 区注入到 P 区,空穴从 P 区注入到 N 区,在 P - N 结附近,电子和空穴复合,释放出能量,其中一部分能量以光子的形式发射出来,从而产生光。LED 具有许多优势。首先,它具有很高的能效,相比传统的白炽灯泡,LED 可以将更多的电能转化为光能,消耗的电能更少。其次,LED 的寿命非常长,可以达到数万小时甚至更长,减少了更换灯泡的频率。再者,LED 的响应速度快,非常适合用于需要快速开关的场合,如交通信号灯等。此外,LED 可以发出多种颜色的光,通过调整半导体材料的成分,可以实现从红外光到可见光再到紫外光的不同波长的光发射。二极管的伏安特性曲线呈非线性,正向导通需克服死区电压(硅管约 0.7V)。BC860C
当二极管两端施加反向电压时,外电场方向与内电场方向相同,会使得 PN 结变宽。这种情况下,只有极少数的载流子在反向电压的作用下形成微弱的反向电流,这个电流通常非常小,可以忽略不计,二极管此时处于截止状态。在实际应用中,比如在一些防止电源反接的电路设计中,利用二极管的这种单向导电性,可以有效地保护电路中的其他元件不被反向电流损坏。二极管这种独特的单向导电特性,就像一个单向阀门,只允许电流在特定的方向流动,为电子电路的设计提供了极大的灵活性和功能性。74LVTH125PW,118封装SOT402-1二极管是具有单向导电性的半导体电子元件。

桥式整流电路是目前应用非常普遍的整流方式。它由四个二极管组成一个桥式结构。当交流电压输入时,在正半周,两个二极管导通,电流通过这两个二极管和负载;在负半周,另外两个二极管导通,电流通过这两个二极管和负载。桥式整流电路的优点明显,它不需要中心抽头的变压器,而且对变压器次级绕组的利用率更高,输出的直流电压脉动更小。在几乎所有的现代电子设备电源中,如电脑电源、手机充电器等,都采用了桥式整流电路。它可以适应不同的交流输入电压范围,并且可以与后续的滤波、稳压电路更好地配合,为电子设备提供高质量的直流电源,确保设备的稳定运行。此外,在一些特殊的电源整流应用中,如高压电源整流,会使用高压整流二极管。这些二极管能够承受极高的反向电压,确保在高电压环境下正常工作,为X光机、高压静电发生器等设备提供所需的直流高压电源。
二极管在整流电路中的应用非常普遍。整流电路利用二极管的单向导电性,将交流电转换为直流电。在交流电的正半周期内,二极管导通,允许电流通过;在负半周期内,二极管截止,阻止电流通过。这样,交流电就被转换成了单向的脉动直流电。二极管在正向电压作用下电阻很小,处于导通状态,相当于一只接通的开关;在反向电压作用下,电阻很大,处于截止状态,如同一只断开的开关。利用二极管的这种开关特性,可以组成各种逻辑电路,实现信号的转换和处理。硅二极管正向导通电压高于锗二极管,稳定性更强,工业领域应用更广。

在信号处理领域,二极管也有着重要的应用。在限幅电路中,二极管可以限制信号的幅度。当输入信号的幅度超过一定值时,二极管开始导通,将信号的幅度限制在一个特定的范围内,从而保护后续电路免受过大信号的损害。在检波电路中,二极管用于从已调幅的高频信号中提取出原始的低频信号。在高频信号通过二极管时,由于二极管的单向导电性,只有信号的正半周或负半周能够通过,经过后续的滤波等处理,就可以得到原始的低频信号。此外,二极管还可以用于信号的逻辑运算,如在数字电路中,二极管可以与其他逻辑元件组合,实现与、或、非等逻辑功能。双向触发二极管可双向导通,在晶闸管触发电路中作为触发器件,控制电路的通断与功率调节。74HC193D计数器/分频器SOP16
小信号二极管适用于微弱信号的检波与开关。BC860C
二极管的反向特性曲线反映了二极管在反向偏置时的电流与电压的关系。在反向偏置的情况下,二极管中只有少数载流子形成的微弱反向电流。当反向电压较小时,反向电流几乎保持不变,这个电流称为反向饱和电流。随着反向电压的继续增加,当反向电压达到二极管的击穿电压时,二极管的反向电流会急剧增加。如果不加以限制,过大的反向电流会导致二极管损坏。不过,在稳压二极管中,正是利用了这种反向击穿特性来实现稳压功能。通过对反向特性曲线的分析,可以了解二极管的反向耐压能力和击穿特性。BC860C