正向偏置二極管傳導(dǎo)電流并在其兩端降低一個(gè)小電壓，使大部分電池電壓在燈兩端下降。如果電池的極性接反，二極管會(huì)反向偏置，并降低所有電池電壓，不給燈留下任何電壓。如果我們認(rèn)為二極管是一個(gè)自驅(qū)動(dòng)開關(guān)（在正向偏置模式下關(guān)閉，在反向偏置模式下打開），這種行為是有道理的最顯著的區(qū)別是二極管在導(dǎo)通時(shí)比普通機(jī)械開關(guān)下降的電壓要大得多（0.7V對(duì)幾十毫伏）。
二極管呈現(xiàn)的這種正向偏置電壓降是由于PN結(jié)在施加電壓的影響下形成的耗盡區(qū)的作用。如果半導(dǎo)體二極管兩端沒有施加電壓，PN結(jié)區(qū)域周圍會(huì)存在薄耗盡區(qū)，從而阻止電流流動(dòng)（下圖（a））耗盡區(qū)幾乎沒有可用的電荷載流子，并充當(dāng)絕緣體。
圖2.0.4：二極管表示：(a)PN結(jié)模型，(b)原理圖符號(hào)，(c)物理零件。
二極管的原理圖符號(hào)如上圖（b）所示，陽(yáng)極（尖端）對(duì)應(yīng)于（a）處的P型半導(dǎo)體(b)處的陰極棒，非尖端，對(duì)應(yīng)于(a)處的N型材料另請(qǐng)注意，物理零件(c)上的陰極條紋對(duì)應(yīng)于符號(hào)上的陰極。
一旦施加到陽(yáng)極的電壓比陰極高出大于耗盡層電位的量，從陽(yáng)極到陰極的常規(guī)電流的正向傳導(dǎo)就開始了，如圖2.0.5所示。
圖2.0.5:二極管正向傳導(dǎo)
隨著陽(yáng)極和陰極之間施加的電壓增加，正向電流首先緩慢增加，因?yàn)殡姾奢d流子開始穿過耗盡層，然后以近似指數(shù)的方式快速增加。因此，二極管在“導(dǎo)通”或以“正向偏置”模式導(dǎo)通時(shí)的電阻不是零歐姆，而是非常低。因?yàn)樵诤谋M電勢(shì)以近似如下指數(shù)曲線被克服后，正向傳導(dǎo)增加，正向電阻(V/I)根據(jù)施加的電壓略有變化。
正向電壓
相反，如果在PN結(jié)兩端施加正向偏置電壓，耗盡區(qū)會(huì)坍塌變得更薄二極管對(duì)通過它的電流的電阻變小為了讓持續(xù)的電流通過二極管；但是，耗盡區(qū)必須被施加的電壓完全塌陷。這需要一定的最小電壓才能完成，稱為正向電壓，如下圖所示：
圖2.0.6:從(a)到(b)增加正向偏置會(huì)降低耗盡區(qū)的厚度。
對(duì)于硅二極管，典型的正向電壓為標(biāo)稱值0.7V；對(duì)于鍺二極管，正向電壓僅為標(biāo)稱值0.3V。構(gòu)成二極管的PN結(jié)的化學(xué)成分決定了其標(biāo)稱正向電壓值，這就是硅二極管和鍺二極管具有如此不同的正向電壓的原因。對(duì)于很寬的二極管電流范圍，正向壓降保持近似恒定，這意味著二極管壓降與電阻器甚至正常（閉合）開關(guān)的壓降不同對(duì)于大多數(shù)簡(jiǎn)化的電路分析，導(dǎo)通二極管兩端的壓降可被視為標(biāo)稱值的恒定值，與電流量無(wú)關(guān)。
二極管方程
實(shí)際上，正向壓降更為復(fù)雜給定結(jié)點(diǎn)上的電壓降、結(jié)點(diǎn)溫度和幾個(gè)物理常數(shù)，方程描述了通過二極管的準(zhǔn)確電流它通常被稱為二極管方程：
式中：
ID=二極管電流,單位為安，
ls=飽和電流，單位為安(通常為1x10-12安)，
e=歐拉常數(shù)(~2.718281828)，
q=電量(1.6x10-18庫(kù))，
VD=跨二極管施加的電壓(以伏為單位)，
N=“非理想”或“輻射”系數(shù)(通常在1和2之間)，
k=玻爾茲曼常數(shù)(1.38x10-23)，
T=結(jié)溫(開爾文)。
術(shù)語(yǔ)kT/q描述了由于溫度作用在PN結(jié)內(nèi)產(chǎn)生的電壓，稱為結(jié)的熱電壓或Vt。在室溫下，這大約是26mV知道這一點(diǎn)，并假設(shè)“非理想性”系數(shù)為1，我們可以簡(jiǎn)化二極管方程并將其改寫為：
式中：
lD=二極管電流
IS=飽和電流(通常為1x10-12A)
e=歐拉常數(shù)(~2.718281828)
VD=跨二極管施加的電壓(以伏為單位)
通過“二極管方程”即可分析簡(jiǎn)單的二極管電路，只要明白電流傳導(dǎo)二極管兩端的電壓降，隨著流過它的電流量而變化，但這種變化在很寬的電流范圍內(nèi)是相當(dāng)小的。這就是為什么許多教科書只是簡(jiǎn)單地說(shuō)導(dǎo)電半導(dǎo)體二極管上的壓降保持恒定，硅為0.7V，鍺為0.3V。
然而，一些電路故意利用PN結(jié)固有的指數(shù)電流/電壓關(guān)系，因此只能在這個(gè)方程的應(yīng)用環(huán)境中理解此外，由于溫度是二極管方程中的一個(gè)因素，正向偏置的PN結(jié)也可以用作溫度感測(cè)器件，因此只有在概念上掌握了這一數(shù)學(xué)關(guān)系后才能理解。
審核編輯：湯梓紅