【萌新札记】电子界的 “小能手” —— 二极管，你知道多少？

吴少琴的模电课

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每一个模电新手的成长路上，总有些瞬间让人记忆犹新——
( }0 q- X( V+ @/ E7 h或许是第一次画出二极管输出波形的欢喜，
或许是仿真结果和想法完全契合的雀跃……

公众号全新开启“萌新札记”专栏，?? 这里没有“学霸光环”，只有真实的学习足迹：
可以是刚啃完知识点的懵懂梳理
& T: s% s  S$ t, x* W也可以是灵光一闪的奇思妙想
/ w+ x5 ~+ ~6 a* B' Q亦或是对感兴趣那部分知识点的探索……
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? 我们相信：
4 Y2 P8 \2 K! i6 t萌新的视角，恰恰是照亮他人的一束光??????
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" @4 r: Z4 `/ j* C. _0 x1 }??【首期推出】
23级通信专业的朱欣宇同学给大家带来他对刚接触的二极管的理解~~~~
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8 n5 k7 f% y# q7 m4 dHey??小伙伴们，今天来给大家整点电子技术的活儿，咱们唠唠二极管，这可是电子设备里超重要的 “小元件，大能量” 呀！

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单向导通 —— 电子的 单行道

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二极管最牛的地方就是它的单向导通性。想象一下，电流就像一群小车，二极管就是个有脾气的 “收费站”。当正极连电源正极，负极连电源负极，这二极管就像开了绿灯，PN 结变窄，载流子们一路畅通无阻，形成超大的正向电流，电阻小得可怜，电流轻松通过。可要是正负极反接，那可不得了，PN 结变宽，就像把收费站的杆子放下来，载流子们几乎过不去，只有极少数 “顽固分子” 能偷偷溜过去，反向电流小得几乎可以忽略不计，电阻大得惊人，电流被死死挡住。这就好比一条单行道，只能让电流朝着一个方向跑，可有个性了吧！
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(原视频链接: 超形象鬼畜动画一看就懂，二极管工作原理_哔哩哔哩_bilibili)

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正向稳压——不大靠谱的矫情小弟
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: }/ d& c+ }5 c+ d8 G, |在正向偏置下，二极管的伏安特性曲线有一段相对平缓的区域，看起来能稳压。当正向电压超过0.6-0.7V（硅管）后，电流会"噌噌"往上窜，但此时二极管本身的动态电阻变得很小。这时如果串联个限流电阻，即便电源电压有波动，二极管两端的压降基本维持在0.7V左右。
4 Q$ H) E& p( j# r; U0 j- A不过说实话，这种‘正向稳压’就像个不靠谱的‘矫情小弟’??：
1?? 温度一高就摆烂：温漂系数-2-2.5mV/℃，夏天冬天表现两副面孔；
1 H8 [2 ?' J" X& B' r  P: b+ Z$ ~2?? 电流大了还撂挑子：负载稍微重点，输出电压直接‘躺平’！
! d" |6 p$ \" o0 {: @所以它只在低成本玩具电路（比如5毛钱圣诞灯） 里当‘备胎’，正经场合还得请稳压二极管（反向击穿区）或IC大佬出山！
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?? 冷知识：
其实老式收音机里会用2个硅二极管串联做1.4V偏置电压，但已被三端稳压器淘汰啦！
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, M/ a6 J9 Q2 ~+ M7 L, d! E/ `9 g反向稳压 —— 稳压界的 “扛把子”

8 t$ k& H+ F9 T, a7 a二极管的反向击穿区才是稳压的‘黄金赛道’！
正常反向截止时，反向电流小得可怜，这就是反向饱和电流。但一旦反向电压突破临界值（击穿电压Vz），反向电流突然就像 “开了挂” 一样急剧增大，这就是反向击穿。击穿还分齐纳击穿和雪崩击穿呢。

# `. ~3 R4 q* u; d在击穿区，二极管电压稳如磐石（动态电阻仅几欧姆），稳压精度吊打正向区，而且：
?? 温度影响可控：选对击穿类型（齐纳/雪崩）或组合使用可互相补偿温漂；
; ~+ Q+ W6 g. [8 M: z; x* H?? 场景通吃：从5V基准源到100V电源保护，搭配限流电阻就能扛大旗！

但需警惕??????：普通二极管的反向击穿属于非可逆损伤，只有经过特殊掺杂设计的稳压管才能实现重复稳定的反向稳压功能。
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; C1 N4 T1 f5 E) n2 b(原视频: https://www.youtube.com/watch?v=V5nWu8EbMhI ,B站搬运:【直观解释】齐纳二极管---稳压器和瞬态抑制器_哔哩哔哩_bilibili)
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# ?2 H' i' b( r?? 冷知识：
有些二极管堪称‘双面间谍’——比如BZX84系列，在5.1V击穿电压时齐纳效应高调登场，但电压稍高一点，雪崩效应就悄悄接棒。它们在二极管世界里灵活‘变脸’，比‘变形金刚’还戏多！
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反向饱和电流 —— 测温度的小秘密
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$ i1 S0 f% w; g7 c3 o# w' j反向饱和电流和温度的关系非常有趣，而且是指数关系。温度每升高10°C，反向电流就翻一倍。
我们可以通过测量二极管在反向电压下的电流，放大信号，再通过模数转换器（ADC）转换成数字信号，最后用微控制器（MCU）计算出温度。这种方法成本低，不需要额外的温度传感器，还能直接集成到电子系统里。不过，测量过程容易受到噪声和干扰的影响，需要高精度的电路设计。这个方法可以用来监测电子设备内部温度，比如电源模块、处理器等，也可以用来测量环境温度。
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仿真实验 —— 看得见的 “魔法”
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4 Z0 G. N  j4 Y( j$ N! ?& ]5 q下图的单向导通实验里，电阻又来 “打酱油”，当了回限流电阻。可别小瞧这限流电阻，在模拟电子里它可是 “常客”，设计电路时得好好琢磨琢磨要不要给端口安排上。
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下图稳压电路就更神奇了。输入电压只要超过稳压管的稳压值（比如 4.7V），稳压管立马 “发威”，反向击穿进入稳压状态，两端电压稳稳地保持在 4.7V，输入电压再怎么涨，输出电压也不超过 4.7V，就像有个无形的手把电压 “按住” 了一样。要是输入电压低于 4.7V，稳压管就 “罢工” 了，信号直接通过，几乎不受它影响。

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5 f) ^6 x" k8 c" P3 J" g下图是个电源保护电路(其实就是上课说的双向限幅电路??)。两个二极管分别连到 +5V 和 GND。输入电压高于 +5V 时，连 +5V 的二极管导通，把电压限制在 +5V 加上二极管导通电压（大概 0.7V 左右）；输入电压低于 GND 时，连 GND 的二极管导通，把电压限制在 GND 减去二极管导通电压。这就好比给电源安排了两个 “保镖”，保证输入电压不会 “乱来”，在 ADC 里用得可多了，能让输入电压乖乖待在 ADC 的范围里。
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9 `7 j4 A7 T* [小伙伴们，二极管这小元件是不是藏着大乾坤呀？下次用电子设备时，可别忘了这里面还有二极管在默默 “打工” 呢！
% P: F8 Z8 i/ ?# i( v7 n; Y9 ^/ T环顾一下你的宿舍，在评论区里分享你发现的疑似含有二极管的电子设备吧~~~
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9 [2 j; p9 Y; p, M$ P; Y( I参考：HI3861_Leung_ManWah的博客-CSDN博客
4 ]! M% x0 F( g9 Q, E4 v常见电路结构分析一：用二极管构成保护电路_二极管保护电路-CSDN博客
2 `. ~% |+ {9 n7 M, q: Z* h7 j上海大学 二极管、稳压管的仿真模型与正反向特性测试 - 百度文库