二极管由PN结组成,其中P为正电荷,N为负电荷,两者交界处形成PN结。当外加电压使得P端电位高于N端时,PN结处会形成正偏态,反之则形成负偏态。在正偏态下,PN结内部电子能够向N区域流动,空穴能够向P区域流动,而在负偏态下,PN结内部基本没有任何电流流动。
当二极管处于正向偏置时,二极管内部会出现一个正向电流。正向电流流向PN结的P区,电子从N区进入PN结。 这个电流被称为偏置电流,它基本上是一个稳定值。当二极管内部出现正向电流时,二极管的电阻变得非常小,可以看作是一个接近于导体的负电阻。这时二极管的输出电压大概在0.6 V左右、是一个固定值。
当二极管处于负向偏置时,二极管内部出现一个极小的反向电流,这个反向电流的大小可以被称作截至电流。截至电流非常小,只有在高端应用中非常重要。通常情况下,我们可以认为二极管处于截至状态时,没有反向电流流过PN结,也就是二极管内部没有电流通过。
将一个过高的反向电压施加在一个二极管上,PN结内部的电场可能不再能够控制电子或空穴的流动。这样,反向电流就会急剧上升,引起热效应。这种现象被称为反向击穿。在反向击穿状态下,二极管的电阻变得极低,电压也会迅速增加,直到二极管被摧毁。因此,为了避免二极管被摧毁,我们需要在使用二极管时避免施加过高的反向电压。