一、二极管基础
1.PN结的形成
多子：指半导体材料中占大多数的载流子
少子：指占少数的载流子
扩散运动：由于浓度差，物质从浓度高的地方向浓度低的方向运动
漂移运动：在电场力作用下，载流子的运动
N区：在+4价的硅中加入+5的磷，二者会形成共价键，稳定结合后会剩余一个自由电子，该区域多子为自由电子，所以叫做N区（negative）
P区：在+4价的硅中加入+3的硼，二者会形成共价键，稳定后硅原子缺少一个电子，呈现正电性，该区域多子为空穴，所以叫做P区（positive）
PN结：由于存在浓度差（扩散运动），P区的空穴会向N区移动，N区的自由电子会向P区移动。空穴和自由电子会在P区、N区之间结合，形成内电场，而内电场对载流子的力是阻碍扩散运动的。在没有外力的作用下，参与扩散运动的多子数量等于参与漂移运动的少子的数量，也就是说P区由于浓度差流失的空穴等于在电场力作用下P区流过来的空穴数量（二者电流方向相反），当达到上述平衡状态时，即形成了PN结。
2.PN结伏安特性曲线
当给PN结施加正向电压时，外电场方向与内电场方向相反，当外电场场强大到一定程度时，电流方向为从P区到N区，自由电子从N区到P区，再途径外电场回到N区，即PN结导通。
当给PN结施加反向向电压时，外电场方向与内电场方向一致，PN的空间电荷区增大，PN结截止
PN结伏安特性曲线如下，可以分为三个阶段
不加外电压：电流为0
外加正向电压：当外加电压小于Uon（开启电压）时，电流也约等于0；当U大于Uon时电流呈指数增长
外加反向电压：当U小于Ubr（反向击穿电压）时，PN结截止，由于反向电压会使少子移动，所以仍会产生电流；当U大于Ubr时，反向电流呈指数增大，即反向击穿（稳压管，TVS管就是根据这个做的）
值得注意的是，PN结的导通电流随着外加电压的增大呈指数增长，应用时需要串联电阻等元器件进行限流。
二极管就是封装成型的PN结，正极对应着P区，负极对应着N区。
二、二极管类型
1.通用开关型二极管
特点：工作频率高，电流小
选型应当注意正向电流、正向压降、功耗、反向最大电压、反向恢复时间、封装等
2.通用整流型二极管
特点：电流大，工作频率低
选型依据：正向电流、正向压降、功耗、最大反向电压、封装等
3.肖特基二极管
肖特基二极管以贵金属（金、银、铂等）为正极，N型半导体为负极，利用二者接触面上形成的势垒具有整流特性而制成的金属-半导体器件。
优点：开关频率高、正向压降低（低至0.1V）、正向电流大
缺点：反向击穿电压低（不能用于AC-DC电路等高压电路）、反向漏电流比较大（低功耗需要注意）
肖特基二极管常用于低压、高频、大电流的场合，如BUCK降压电路的续流二极管，BOOST升压的隔离二极管等
4.发光二极管
发光二极管即LED，能够将电能转换为光能。砷化镓发红光，磷化镓发绿光，碳化硅发黄光，氮化镓发蓝光。常用于数码管、LED点阵、LED广告屏等。通过LED的正向电流越大，灯越亮。
值得注意的是发光二极管的正向压降为1.5V-3.3V，红色LED压降为1.6V-1.8V，绿色2V-2.4V，蓝色/白色的为3V-3.3V。此外，小功率LED一般最大值为20mA,需要串联限流电阻。
发光二极管有共阴极、共阳极之分，共阴极就是阴极连接在一起，通过高电平进行点亮，共阳极则反之。
5.稳压管二极管
稳压管二极管（齐纳二极管）是一种硅材料制成的面接触型晶体二极管，俗称稳压管。该二极管在临界反向击穿电压前都有很高电阻的半导体器件。稳压管在反向击穿时，电压值几乎不变，因此广泛应用于稳压电源和限幅电路中（就是稳压管击穿后将电压钳在一定电压值）。
在选型时，应当注意它的稳压值，反向电流（串联电阻进行限制）
6.TVS管
TVS管（瞬变电压抑制二极管）是基于稳压二极管发展起来的新产品，电路符号与稳压二极管相同，在规定的反向应用条件下,当承受一个高能量的瞬时过压脉冲时,其工作阻抗能立即降至很低的导通值,允许大电流通过,并将电压箝制到预定水平,从而有效地保护电子线路中的精密元器件免受损坏。（抗浪涌）
注意的是，在PCB信号走线的时候，要先通过TVS管，再接通负载（注意信号的流向）
TVS管分为单向和双向，对应的伏安特性曲线不同。单向常用于直流电路中，双向用于交流电路中，在一些电源插座上，尽量选用双向TVS管，可以有效防止反插入而导致元器件损坏。
选型时，应当注意以下三个值
反向截止电压（Vrmw）：TVS管反向工作电压（不击穿的最大工作电压），可连续施加而不引起TVS二极管损坏下，达到的最大的直流电压或交流峰值电压，在这个电压下面，TVS二极管是不导通的，仅流过规定的漏电流。此电压必须大于负载正常工作时VIN最大输入电压 。
反向击穿电压（Vbr）：超过这个电压值时，将对电压进行钳制，反向击穿电压，必须小于浪涌电压，同时小于负载安全电压
峰值脉冲电压（Ipp）：在脉冲峰值电流Ipp 作用下,器件两端的最大电压值称为最大箝位电压。使用时,应使通过的电压不高于被保护器件的最大允许安全电压。
在电路设计中，在正常工作的情况下，TVS管要处于截止的状态，因此反向截止电压的值要大于负载正常工作时的电压值，否则TVS管将一直处于击穿状态；当浪涌电压的值大于反向击穿电压时，会被TVS管钳制，同时，击穿电压的值要小于负载的安全电压值，否则可能还没达到击穿电压值，负载就烧坏了。
TVS管和稳压管的区别：
稳压管目的是将电压钳制在一定值，而TVS管是为了保护后面的电路；稳压管注重稳压值，而TVS管更加在乎的是响应速度。
三、应用仿真实例
如图所示，12V电压通过稳压管（D1）进行稳压，D1的稳压值为5V，因此R1两端电压为7V。流过R1的电流大小为7V/1.2K=5.8mA，若将R1的电阻值调小，电流将增大，会使得D1烧坏。D3为通用型二极管，压降约为0.7V，D2为肖特基二极管，两端电压值为0.3V，D5和D4为发光二极管，通过电阻R2、R3进行限流，防止烧坏发光二极管。通过这个仿真，希望可以帮助各位了解到各个二极管的一些特性以及基础应用。
