早期的二极管可以追溯到20世纪初，具体而言，首个真正意义上的热离子二极管，也就是真空管形式的二极管，是由英国电气工程师约翰·安布罗斯·弗莱明发明的，并于1904年11月16日获得专利。这个被称为弗莱明管的装置利用了汤姆逊（即开尔文男爵）的“爱迪生效应”，即电子在加热的阴极上释放并通过真空到达冷阳极的现象，实现了单向电流传导的功能。

而在半导体领域，早期的固态二极管则是在20世纪中期随着半导体材料特性的深入研究而逐渐发展起来。这些早期的半导体二极管起初可能采用的是锗或硅等材料制造，结构通常是点接触型或面接触型，它们的工作原理基于PN结的形成，即在一个半导体晶体内结合P型和N型两种不同类型的半导体区域。

这类固态二极管相较于真空管二极管更小巧、耐用且能耗较低，但初期的半导体二极管性能并不稳定，直到后续工艺和技术的进步才使得它们在各种电子应用中得到广泛应用。

晶体二极管

晶体二极管也称为半导体二极管或PN结二极管，是一种基本的半导体电子元件，具有单向导电性。它主要由一块P型半导体和一块N型半导体紧密接触而形成一个PN结。在PN结边界处，由于P型半导体中的多数载流子为空穴，而N型半导体中的多数载流子为电子，因此在结合部位形成了一个空间电荷区（也称耗尽层），该区域内存在一个自建电场。

晶体二极管结构

说到晶体二极管的结构，首先要了解PN结的以下三个概念。

1、本征半导体：指不含任何掺杂元素的半导体，如纯硅片或纯锗片等。

2、P型半导体：掺杂有产生空穴的低价杂质的半导体，如本征半导体中Si(4+)掺杂Al(3+)的半导体。

3、N型半导体：掺杂有产生空穴的杂质的半导体，如本征半导体中掺杂磷P(5+)的硅Si(4+)。

当P型半导体和N型半导体接触时，产生独特的PN结界面，界面两侧形成空间电荷层，形成自建电场。单向导电二极管是以PN结为核心结构，加上引线或引脚而形成的。

晶体二极管分类

晶体二极管可根据材料不同、PN结结构不同进行分类。

根据构成材料分类：

• 硅二极管：硅是目前最常用的半导体材料，因其良好的稳定性、高温性能以及相对较高的击穿电压而广泛应用于各类电路中。
• 锗二极管 ：锗二极管较早出现，其特点是导通电压较低（约0.3V），但耐温性和稳定性不如硅二极管，一般在低电压、低功耗电路中有一定应用。

根据结构特点分类：

1. 点接触二极管

当我们在单片锗或硅材料的晶片上压入金属引脚后，通过当前的方法形成点接触二极管。

点接触二极管PN结的静电电容较小。因此，高频电路适用于点接触二极管。由于其结构简单，价格相对实惠。对于小信号的检波、整流、调制、混频、限幅等通用用途，是应用范围较广的类型。与表面结型相比，点接触型二极管的缺点是正向特性和反向特性均较差。因此不能用于大电流和整流。

2. 表面接触二极管

表面接触二极管具有较大的“PN结”面积，允许大电流（几安培至几十安培）通过，主要用于将交流电转变为直流电的“整流”电路中。表面接触型晶体二极管广泛应用于大电流开关。

3. 平面二极管

平面二极管是一种特殊的硅二极管，因半导体表面制成平坦而得名。

在半导体单片（主要是N型硅单片）上，扩散P型杂质，利用硅片表面氧化膜的屏蔽作用。 PN键合表面覆盖有氧化膜，稳定性好，寿命长。不仅可以通过较大的电流，而且性能稳定可靠。因此，它适用于开关、脉冲和高频电路。

4.肖特基二极管

金属-半导体接触形成的二极管，具有较低的正向电压降和快速切换速度。

根据功能和用途分类：

• 整流二极管：用于交流电转换为直流电。
• 开关二极管 ：具有快速开通和关断能力，适合于数字电路中的开关操作。
• 稳压二极管 ：在反向击穿状态下，其两端电压保持相对恒定，常用于稳压电路。
• 齐纳二极管 ：同稳压二极管，有时作为专门术语指能在反向偏置下稳定电压的二极管。
• 快恢复二极管 ：在高频开关电源中作为续流或整流元件，具有快速回复非导通状态的能力。
• 光电二极管 ：能够将光能转化为电能，用于光检测和光通信等领域。
• 发光二极管：在正向偏置时除了产生电流外还发出可见光或者红外光。
• 雪崩二极管 ：在高反向偏压下，通过雪崩击穿效应工作，可用于高频信号检测和射频能量生成。
• 变容二极管：电容值随反向偏压改变，用于调谐、频率转换等电路。

以上分类涵盖了晶体二极管的主要类型，实际应用中还有许多特殊设计和优化的二极管，如瞬态电压抑制二极管等，用于保护电路免受过电压冲击等。