什么是二極管?
二極管它們通常有一個黑色的圓柱形主體,當(dāng)然二極管它不僅僅只是黑色的,還有琉璃管,是因為它的一端有一條條紋,還有一些引出的導(dǎo)線,可以讓我們把它用來連接到電路中。有極性,有線的那端是正極(陽極),另一端則是負極(陰極)。
二極管只允許電流朝一個方向流動。
如果我們想象一個裝有旋啟閥的水管。當(dāng)水流過管道時,它會推開旋啟式閘門并繼續(xù)流過。但是,如果水改變方向,水會推動閘門關(guān)閉,阻止水流。所以水只能朝一個方向流動。這很像二極管,所以我們用它來控制電路中的電流方向。
現(xiàn)在我們用電子流來制作動畫,電子流就是電子從負向正流動的地方。然而,在電子工程中,傳統(tǒng)上采用由正到負的常規(guī)流動。條紋端連接到負極,黑色端連接到正極,以便充當(dāng)導(dǎo)體。我們稱之為向前流動。如果我們翻轉(zhuǎn)二極管,它將起到絕緣體的作用,電流就不能流動了。我們稱之為反向偏差。
二極管是如何工作的?
如你所知,電是隨著原子間自由電子的流動。我們使用銅線是因為銅有很多自由電子,這使得電流很容易通過。所以我們用橡膠把銅線絕緣,可以用來保護我們的安全,因為橡膠是一種絕緣體,這意味著它的電子被緊緊地抓住,因此不能在原子之間移動。
如果我們看一個金屬導(dǎo)體原子的基本模型,我們的核心是原子核,原子核被許多軌道殼層包圍著,這些殼層容納著電子。每一個殼層都有最大數(shù)量的電子,一個電子必須有一定的能量才能被每個殼層接受。離原子核最遠的電子具有最大的能量。最外層的殼層叫做價殼層,導(dǎo)體的價殼層中有1到3個電子。
電子被原子核固定。但還有另一種外殼叫做導(dǎo)帶。如果一個電子能到達這個位置,那么它就可以從原子中掙脫出來,移動到另一個原子上。對于銅這樣的金屬原子,導(dǎo)帶和價殼層重疊,所以電子很容易移動。有了絕緣體,最外層的外殼就被包裝起來了。電子幾乎沒有空間加入。原子核緊緊地抓住了電子,而且導(dǎo)帶離我們很遠,所以電子無法到達這個位置逃逸。因此電不能流過這種材料。
然而,還有另一種材料叫做半導(dǎo)體。硅是半導(dǎo)體的一個例子。對于這種材料,最外層的電子太多,它不可能成為導(dǎo)體,所以它的行為就像一個絕緣體。但必須要注意的點是因為導(dǎo)帶很近,如果我們提供一些外部能量,一些電子將獲得足夠的能量,使之從帷幔躍遷進入導(dǎo)帶而變得自由。因此,這種材料既可以作為絕緣體,也可以作為導(dǎo)體。
純硅幾乎沒有自由電子,所以工程師要做的就是在硅中摻雜少量其他材料來改變其電性能。我們稱之為P型和N型摻雜。我們將這些摻雜的材料結(jié)合起來形成二極管。
在二極管內(nèi)部,我們有兩個引線,陽極和陰極,它們連接到一些薄板上。在這些極板之間,陽極側(cè)有一層P型摻雜硅,陰極側(cè)有一層N型摻雜硅。整個裝置被包裹在一種樹脂中,以絕緣和保護材料。
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