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二极管是电气自动化专业中最重要的基础器件。它是一个具有单向导电性的电子元件，只允许电流从阳极流向阴极。二极管主要由硅或锗等半导体材料制成，在电路中起到整流、开关等重要作用。
半导体材料是制造二极管的基础。硅是目前最常用的半导体材料，锗在早期也被广泛使用。通过掺杂工艺，我们可以改变半导体的导电性质。N型掺杂引入供体原子，产生自由电子；P型掺杂引入受体原子，产生空穴。这种掺杂过程是现代电子器件制造的核心技术。
当P型和N型半导体材料结合时，形成PN结。在结合处，电子从N型区扩散到P型区，空穴从P型区扩散到N型区。这种扩散导致载流子在结合处复合，形成耗尽层。耗尽层中几乎没有自由载流子，并建立起内建电场，阻止载流子的进一步扩散，这是二极管单向导电性的物理基础。
二极管的主要应用是整流，即将交流电转换为直流电。这利用了二极管的单向导电性：正向偏置时导通，反向偏置时截止。当反向电压超过一定值时，会发生击穿现象，包括雪崩击穿和隧道击穿。击穿电压是二极管的重要参数，在稳压二极管中被有效利用。
除了普通二极管，还有多种特殊类型的二极管。变容二极管的电容值随施加电压变化，广泛用于调频电路。隧道二极管具有负阻特性，适用于高频振荡器。硒整流器在早期被用于大功率整流应用。这些特殊二极管在电源整流、信号检波、电压稳定、频率调制和开关电路等领域发挥重要作用，是现代电子技术不可缺少的组成部分。