B1 · 二极管

二极管 I-V：只单向导通的阀门

给 pn 结加上外加电压，电流会怎样变化？亲手把电压从反向扫到正向，看只朝一侧暴增的不对称。

扫动电压，描出曲线

用滑块改变加在二极管上的电压。工作点沿曲线移动：反向几乎平坦，正向过了某点便陡然上升。

外加电压 VV = -0.30 V

工作点电流 I

I ≈ -Is  (≈ 0)

势垒变得更高。除了微小的饱和电流 -Is，几乎没有电流。

反向 · 阻断

在 A4 中，结自筑了内部势垒。如今我们再叠加外加电压。p 侧加正、n 侧加负（正向），外加电压便削低内部势垒；反过来加（反向），势垒更高。决定电流的，归根到底是载流子必须翻越的势垒高度。

越过势垒的载流子数随势垒高度呈指数关系（与 A1 的玻尔兹曼因子同形）。所以正向电压只把势垒降低一点，电流便爆发式增长。在硅二极管中，曲线约在 0.7 V 处像膝盖一样折起、陡然上升。这就是肖克利方程的 exp(V/VT) 项。

观察I = Is (exp(V/VT) - 1)

肖克利方程涵盖整个二极管电流。

选择VT = ? (≈ 26 mV)

热电压为 kT/q，室温约 26 mV。

填空V << 0 → I ≈ ?

深度反向时指数项消失，只剩 -Is。

自己来V >> VT → I ≈ ?

正向时指数项占主导而暴增。

反向时势垒更高，多数载流子几乎无法越过，只有极小的饱和电流 -Is。于是二极管是单向阀门：正向大电流、反向近乎为零。加上交流，它只放过正的半周期，把交流变成脉动直流。这就是整流，是一切电源适配器的第一级。

把滑块放在反向时曲线平坦，往正向一推便过了某个膝点陡然上升。同一器件，仅凭电压方向就让电流截然不同。这种不对称的根，是 A4 的势垒。外加电压只是削低或抬高势垒，而越过势垒的载流子数呈指数响应，于是曲线只朝一侧暴增。这个单向阀门，正是把交流变直流的整流核心。

二极管是给 pn 结加外加电压的单向阀门。正向降低内部势垒，电流指数式暴增；反向抬高势垒，只有微小的饱和电流 -Is。这种单向不对称把交流变成脉动直流，即整流。肖克利方程 I = Is (exp(V/VT) - 1)，热电压 VT = kT/q。

你已手握单向阀门。下一单元用它塑造信号：削去超过设定电压部分的钳幅（clipping），与移动整个波形基线的钳位（clamping）。同一只二极管的导通与截止，便成了加工信号的工具。