二极管是如何运作的

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二极管由p-n结构成,是电子学中最简单和最基本的元件,见图1a。如图1b的电路符号所示,二极管有两个连接端,其中"+"端称为正极,"-"端称为负极,它们分别连接到p-n结的p型区域和n型区域。而在实际应用中,二极管有三种不同的工作模式,分别为正向偏置模式、反向偏置模式和击穿模式,见图2。

图1a: 二极管

图1b: 二极管的电路符号

图2: 二极管的电流-电压关系

为使二极管处于反向偏置模式,可将二极管与直流电源和限流电阻串接在一起。如图3所示,二极管的负极接到限流电阻而正极则接到直流电源的负端。在这种情况下,二极管两端的电压差 (Vd) 为负值,只有极微弱的电流 (约为nA级,1 nA = 10-9 A) 流过二极管,这电流称为渗漏电流。

图3: 处于反向偏置的二极管

发光二极管是二极管的其中一个种类,见图4a。其电路符号如图4b所示,它通常以砷化镓 (GaAs) 制造。在正向偏置下,发光二极管发出可见光。而在反向偏置下,发光二极管表现如同断路,且不会发亮。

图4a: 发光二极管

图4b: 发光二极管的电路符号

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