二極管是一種雙端半導體器件，憑借其電流幾乎只能單向流動的特性，在眾多電子電路中發揮著重要作用。
具體而言，有將交流電（AC）轉換為直流電（DC）的整流二極管、產生基準電壓的齊納二極管、在防止逆流的同時抑制電壓損耗的肖特基勢壘二極管，以及發光的LED（發光二極管）等多種產品。
本文將闡述二極管如何實現單向導電、其基礎——PN結的結構、不同種類二極管的特點，以及選型時的關鍵要點。通過正確使用二極管，可以抑制不必要的電壓降，提升電路的安全性和效率。
二極管的基本結構和工作原理
二極管的核心部分是p型與n型半導體緊密結合形成的PN結。在這個結區會自然形成幾乎沒有載流子的“耗盡層”，這對于限制電流的流動起著重要的作用。
當施加正向電壓（陽極接正）時，耗盡層變薄，p型半導體側的多數載流子空穴與n型半導體側的多數載流子電子會越過結界面注入到對方區域。這些多數載流子的擴散運動所產生的擴散電流，構成了正向電流的主要成分。
在施加反向（陰極接正）電壓時，耗盡層變厚，多數載流子幾乎無法跨越結界面，因此幾乎沒有電流流過。然而，由于少數載流子會產生微小的漏電流，如果施加非常高的反向電壓，可能會發生擊穿，導致大量反向電流流過。
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綜上所述，“在正向偏置時，通過多數載流子的注入與擴散形成電流通路；而在反向偏置時，除漏電流外，電流幾乎完全被阻斷”——正是這一工作原理，實現了二極管的單向導電特性。
二極管的作用
典型的硅整流二極管，發揮著由p型和n型半導體結合而成的類似“止回閥”的作用。對于硅二極管來說，當施加大約0.6~0.8V的正向電壓時，實用的正向電流便開始流動。相反，若施加反向電壓，二極管僅允許微小的漏電流（反向飽和電流）通過（若超過額定電壓則會發生擊穿）。
例如在電源線路的整流電路中，二極管用于阻斷不必要的反向電壓；而在IC的輸入電路等應用中，則作為保護元件，防止器件受到反向電流和浪涌的損害。在電路圖中，帶有箭頭的符號表示這種單向性。
PN結與耗盡層
p型半導體中空穴較多，n型半導體中電子較多。兩者結合時，在交界面附近，載流子擴散并復合，最終形成僅剩固定離子的耗盡層。p側和n側暴露的離子會產生電場和電勢差，從而形成我們在前一篇文章“PN結”中提到的內建電勢。
當施加正向偏壓時，內建電勢的勢壘減弱，耗盡層變窄。因此，從p區到n區的空穴和從n區到p區的電子作為多數載流子注入對方區域，導致電流急劇增加。
施加反向偏壓時，內建電勢的勢壘會進一步提高，耗盡層也會變得更寬。多數載流子幾乎無法穿越PN結，只有少數載流子形成的微小漏電流得以流過。
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