本文主要是介绍二极管原理及典型应用电路、三极管基本结构及类型状态，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！
目录
二极管原理及典型应用电路
二极管的工作原理
二极管保护电路
二极管整流电路
二极管稳压电路
三极管基本结构及类型状态
三极管基本结构和类型
三极管的 3 种工作状态
二极管原理及典型应用电路
如下图，二极管长成这样。它们通常有一个黑色圆柱体，一端有一条条纹，还有一些引线伸出来可以将其连接到电路中。一端称为阳极，另一端称为阴极。
二极管允许电流仅沿一个方向流动。 如果我们想象一个安装了回转阀的水管。当水流过管道时，它将推开摆动门并继续流过。但是，如果水改变方向，水会推动闸门关闭并阻止流动。因此水只能向一个方向流动。
二极管的工作原理
电是原子之间自由电子的流动。使用铜线是因为铜有很多自由电子，这使得电流很容易通过。使用橡胶来绝缘铜线并保证我们的安全，因为橡胶是一种绝缘体，这意味着它的电子被紧紧地保持着，因此不能在原子之间移动。
电子被原子核固定在适当的位置。但是还有另一个称为导带的外壳。如果一个电子可以到达这个位置，那么它就可以脱离原子并移动到另一个原子。对于铜等金属原子，导带和价壳重叠，因此电子很容易移动。
使用绝缘体，最外壳被包装。电子加入的空间很小甚至没有。原子核紧紧抓住电子，导带很远，所以电子无法到达这里逃脱。因此电流不能流过这种材料。
但是，还有另一种称为半导体的材料，例如硅。对于这种材料，最外壳中的电子太多了，无法成为导体，因此它就像绝缘体一样。但是必须注意：因为导带非常接近，如果提供一些外部能量，一些电子将获得足够的能量，从价态跃迁到导带，从而变得自由。因此，这种材料既可以作为绝缘体，也可以作为导体。纯硅几乎没有自由电子，因此工程师所做的就是在硅中掺杂少量其他材料来改变其电性能。
P 型和 N 型掺杂，将这些掺杂材料结合起来形成二极管。所以在二极管内部，有两条引线，阳极和阴极，它们连接到一些薄板。在这些板之间，在阳极侧有一层 P 型掺杂硅，在阴极侧有一层 N 型掺杂硅。整个东西都封装在树脂中以绝缘和保护材料
想象一下，如果这种材料还没有掺杂，它里面只是纯硅。每个硅原子都被其他 4 个硅原子包围。每个原子在其价壳中需要 8 个电子，但是硅原子在其价壳中只有 4 个电子，因此它们偷偷地与相邻原子共享一个电子以获得它们想要的 8 个电子。这被称为共价键合。
当加入磷等N型材料时，它会占据一些硅原子的位置。磷原子在其价壳层中有 5 个电子。因此，当硅原子共享电子以获得所需的 8 个电子时，它们不需要这个额外的电子，因此材料中现在有额外的电子，因此这些电子可以自由移动。
通过 P 型掺杂，添加了一种材料，例如铝。这个原子在其价壳中只有 3 个电子，所以它不能为它的 4 个邻居提供一个电子来共享，所以其中一个将不得不离开。因此，在电子可以坐下和占据的地方产生了一个空穴。
所以现在有两块掺杂的硅，一块电子太多，另一块电子不足。两种材料结合形成PN结。在这个交界处，得到了所谓的耗尽区。在这个区域中，一些来自 N 型侧的多余电子将移动过来占据 P 型侧的空穴。这种迁移将形成一个屏障，电子和空穴在相对两侧的积累。电子带负电，因此空穴被认为带正电。因此，堆积会导致带轻微负电荷的区域和带轻微正电荷的区域。这会产生一个电场并阻止更多的电子移动。在典型二极管中，该区域的电位差约为 0.7V。
当在二极管上连接一个电压源时，阳极（P 型）连接到正极，阴极（N）连接到负极，这将产生正向偏置并允许电流流动。电压源必须大于 0.7V 势垒，否则电子无法跳线。
当我们反转电源时，正极连接到 N 型阴极，负极连接到 P 型阳极。空穴被拉向负极，电子被拉向正极，这导致势垒膨胀，因此二极管充当导体以防止电流流动。
接下来介绍3种典型二极管应用电路，二极管保护电路，二极管整流电路 ，二极管稳压电路。
二极管保护电路
1.二极管反极性保护电路
肖特基二极管常用于保护电路，如反极性电路，因为它的正向压降低，下图为常见的反极性电路。
当 Vcc 和地以正确的极性连接时，二极管正向传导，负载接收功率。与整流二极管的 0.7V 相比，肖基特二极管上的正向压降在 0.04V 左右非常少，这样二极管上的功率损耗不会太大，而且肖特基二极管可以允许更多的电流通过它，还具有更快的开关速度，因此可以用于高频电路。
2、二极管反向电流保护电路
与电源正极串联放置的二极管称为反向保护二极管，可以确保电流只能沿正向流动，并且电源仅向你的电路施加正电压。
当电源连接器没有极化时，这种二极管应用很有用。反向保护二极管的缺点是，由于正向压降，它会引起一些电压损失。
二极管整流电路
1、半波整流电路
仅将交流信号的半波转换为直流信号的过程称为半波整流电路，这种类型的整流是通过只使用一个二极管来实现的，只留下一半信号。
2、桥式全波整流电路
全波整流电路将交流信号的全波转换成直流信号。它由四个特定配置的二极管组成，称为桥式整流器。
二极管稳压电路
稳压器用于将输入电压降低到所需的水平，并在电源波动的情况下保持不变，也可以用来调节输出电压。
齐纳二极管通常用作电压调节器，因为它设计为在反向偏置条件下工作。当处于正向偏置时，它的行为就像一个正常的信号二极管。另一方面，当施加反向电压时，电压在很宽的电流范围内保持恒定。
在下面的电路中，输入电压可以在 0V 到 12V 之间变化，但输出电压永远不会超过 5.1V，因为齐纳二极管的反向击穿电压（齐纳电压）为 5.1V，当输入电压低于 5.1V 时，输出电压将等于输入电压，但当超过 5.1V 时，输出电压将被调节为 5.1V。
该电路的这一特性可用于保护 5V 的 ADC 引脚（过压保护电路），因为该引脚可以读取 0-5V 的电压，但如果超过 5V，齐纳二极管将不允许过压。同样，当输入电压很高时，可以使用相同的电路为负载调节 5.1V。但是这种电路的电流限制非常小。
在使用齐纳二极管设计电路时，要考虑的一件重要事情是齐纳电阻，齐纳电阻用于限制通过齐纳二极管的电流，从而保护其免受加热和损坏，齐纳电阻的值取决于齐纳二极管的齐纳电压和额定功率。
齐纳串联电阻 Rs 的计算公式如下所示
齐纳串联电阻 Rs 的计算公式
对于 1N4734A 齐纳二极管，Vz 值为 5.9 V，Pz 为 500mW，现在电源电压 (Vs) 为 12V，Rs 值为
Rs = (12-5.9)/Iz
Iz = Pz/Vz = 500mW / 5.9V = ~85mA
因此，Rs = (12-5.9)/85 = 71 Ω
Rs = 71ohms（大约）
三极管基本结构及类型状态
三极管，全称应为半导体三极管，也称双极型晶体管、晶体三极管，是一种控制电流的半导体器件。其作用是把微弱信号放大成幅度值较大的电信号，也用作无触点开关。三极管是半导体基本元器件之一，具有电流放大作用，是电子电路的核心元件。
三极管的三极如下：
基极：用于激活晶体管。（名字的来源，最早的点接触晶体管有两个点接触放置在基材上，而这种基材形成了底座连接。）
集电极：三极管的正极。（因为收集电荷载体）
发射极：三极管的负极。（因为发射电荷载流子
三极管基本结构和类型
三极管的结构示意图如图1所示。它有两种类型：NPN型和PNP型。
包含三层半导体：
基区(相连电极称为基极，用B或b表示);
发射区(相连电极称为发射极，用E或e表示);
集电区(相连电极称为集电极，用C或c表示)。
E-B间的PN结称为发射结， C-B间的PN结称为集电结。
图 两类三极管示意图及图形符号
三极管的 3 种工作状态
分别是截止状态、放大状态、饱和状态。接下给大家讲一下这三种状态情况：
1、截止状态
三极管的截止状态，这应该是比较好理解的，当三极管的发射结反偏，集电结反偏时，三极管就会进入截止状态。
这就相当于一个关紧了的水龙头，水龙头里的水是流不出来的。
截止状态下，三极管各电极的电流几乎为0，集电极和发射极互不相通。
2、放大状态
当三极管发射结正偏，集电结反偏，三极管就会进入放大状态。
在放大状态下，三极管就相当于是一个受控制的水龙头，水龙头流出水流的大小受开关（基极）控制，开关拧大一点，流出的水就会大一点。
也就是放大状态下，基极的电流大一点，集电极的电流也会跟着变大！并且ic与ib存在一定比例关系，ic = β ib，β是直流电流放大系数，表示三极管放大能力的大小。
3、饱和状态
当三极管发射结正偏，集电结正偏时，三极管工作在饱和状态。
在饱和状态下，三极管集电极电流ic的大小已经不受基极电流ib的控制，ic与ib不再成比例关系。
饱和状态下的三极管基极电流ib变大时，集电极电流ic也不会变大了，这就相当于水龙头的开关已经开得比较大了，开关再开大时，流出的水流也不会再变大了。
参考：
详细解读二极管的工作原理！一文看懂！ - 知乎
19 种典型二极管应用电路，电路图+工作原理，一文总结，快速搞懂_企业新闻网
百度安全验证
这篇关于二极管原理及典型应用电路、三极管基本结构及类型状态的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！
