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2.2.1 电力二极管的结构及原理
电力二极管由一个PN结加上相应的电极引线和管壳构成，由P区引出的电极称为阳极或正极，用字母A表示；由N区引出的电极称为阴极或负极，用字母K表示。
电力二极管由一个面积较大的PN结和两端引线以及绝缘封装组成。从外形上看，主要有螺栓型和平板型两种。电力二极管的外形、结构及符号如图 2－2所示。
图 2－2 电力二极管的外形、结构及符号
指点迷津
二极管电路符号中的三角形形象地表示了电流的流动方向，利用电路符号的这一提示作用，在电路分析时可以方便地知道二极管电路中的电流流动方向。
分析直流电路中二极管工作原理时，因为使二极管导通的电压只能从正极加到负极，所以分析这一电压从什么地方加来时，可以从二极管正极开始向直流电压供给方向寻找。
中转站——PN结及单向导电特性
不论是P型半导体还是N型半导体，作为整体是不带电的。采用特殊工艺，在一块半导体的两边分别形成P型半导体和N型半导体，它们的交界面便形成一个空间电荷区，称为PN结。
在P型半导体和N型半导体的交界面两侧的自由电子和空穴的浓度不一样。当漂移运动和扩散运动达到动态平衡时，空间电荷区的宽度基本上稳定下来，PN结就处于相对稳定的状态。
当PN结的P区接电源的正极，N区接电源的负极，即PN结加正向电压（简称正偏）时，PN结呈现的正向电阻很小，即PN结导通。PN结的正向压降只有 1V左右。
当PN结的P区接电源的负极，N区接电源的正极时，即PN结加反向电压（简称反偏）时，PN结呈现的反向电阻很大，即PN结截止。
可见，PN结正偏时导通；PN结反偏时截止，即PN结具有单向导电性，如图2－3所示。
图 2－3 PN结的单向导电性
PN结是构成电力二极管的核心，由于PN结具有单向导电性，因此二极管也具有单向导电性。
电力二极管的伏安特性曲线如图 2－4所示。曲线中横轴是电压（U），即加到二极管两极引脚之间的电压，正电压表示二极管正极电压高于负极电压，负电压表示二极管正极电压低于负极电压。纵轴是电流（I），即流过二极管的电流，正方向表示从正极流向负极，负方向表示从负极流向正极。
（1）正向特性：当电力二极管承受的正向电压大到一定值（门槛电压 U TO ）时，正向电流才开始随外加正向电压的增加而明显增加，处于稳定导通状态。与正向电流 I F 对应的电力二极管两端的电压 U F 即其正向电压降（1V左右）。
（2）反向特性：当电力二极管承受反向电压时，只有“少子”引起的微小而数值恒定的反向漏电流（ I RR ）。
电力二极管具有单向导电性，共有两种工作状态：导通和截止。电力二极管导通和截止有一定的条件。
图 2－4 电力二极管的伏安特性曲线
二极管导通的条件有两个：一是给二极管施加正向偏置电压；二是正向偏置电压必须大到一定程度（锗二极管为 0.6V左右，硅二极管为 0.2V左右）。
只要给二极管施加反向电压，二极管中就没有电流流动。如果施加的反向电压太大，二极管会击穿，电流将从负极流向正极，此时二极管已经损坏。
综上所述，要使二极管导通必须给二极管施加一个正向偏置电压，如果所加正向电压达不到足够大的程度，二极管只能处于微导通状态；如果所施加的是反向电压（负极电压高于正极电压），二极管不能导通，处于截止状态。
分析二极管电路时，重要一环是分析二极管的工作状态，是导通还是截止。表 2－1列出了二极管工作状态识别方法。表图中的“＋”、“－”表示加到二极管正极和负极上的偏置电压极性，符号“＋”表示正极性电压，“－”表示负极性电压。
表 2－1 二极管工作状态识别方法
电力二极管的开关特性是反映通态和断态之间的转换过程的特性，如图 2－5所示。
图 2－5 电力二极管的开关特性
（1）关断特性：电力二极管由正向偏置的通态转换为反向偏置的断态过程。须经过一段短暂的时间才能重新获得反向阻断能力，进入截止状态。在关断之前，有较大的反向电流出现，并伴随有明显的反向电压过冲。
（2）开通特性：电力二极管由零偏置转换为正向偏置的通态过程。电力二极管的正向压降先出现一个过冲 U FP ，经过一段时间才趋于接近稳态压降的某个值（1～ 2V）。这一动态过程时间被称为正向恢复时间 t fr 。电导调制效应起作用需一定的时间来储存大量“少子”，达到稳态导通前管压降较大。正向电流的上升会因器件自身的电感而产生较大压降。电流上升率越大， U FP 越高。