二極管是用半導(dǎo)體材料(硅、硒、鍺等)制成的一種電子器件[1]。二極管有兩個(gè)電極,正極,又叫陽極;負(fù)極,又叫陰極,給二極管兩極間加上正向電壓時(shí),二極管導(dǎo)通,加上反向電壓時(shí),二極管截止。二極管的導(dǎo)通和截止,則相當(dāng)于開關(guān)的接通與斷開[2]。二極管具有單向?qū)щ娦阅?,?dǎo)通時(shí)電流方向是由陽極通過管子流向陰極。二極管是一開始誕生的半導(dǎo)體器件之一,其應(yīng)用非常多。特別是在各種電子電路中,利用二極管和電阻、電容、電感等元器件進(jìn)行合理的連接,構(gòu)成不同功能的電路,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)交流電整流、對(duì)調(diào)制信號(hào)檢波、限幅和鉗位以及對(duì)電源電壓的穩(wěn)壓等多種功能[3]。無論是在常見的收音機(jī)電路還是在其他的家用電器產(chǎn)品或工業(yè)控制電路中,都可以找到二極管的蹤跡。 在未來的電子設(shè)備中,二極管將繼續(xù)發(fā)揮重要作用,推動(dòng)電子技術(shù)的不斷進(jìn)步。IPA90R340C3其他被動(dòng)元件
當(dāng)二極管正向偏置時(shí),即P區(qū)接正極,N區(qū)接負(fù)極,外部電場與PN結(jié)內(nèi)建電場方向相反。此時(shí),PN結(jié)變窄,多數(shù)載流子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)增強(qiáng),形成較大的擴(kuò)散電流,即正向電流。二極管導(dǎo)通,電阻很小,相當(dāng)于一根導(dǎo)線。反之,當(dāng)二極管反向偏置時(shí),PN結(jié)變寬,多數(shù)載流子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)被抑制,反向電流很小,二極管截止。這種特性使得二極管在電路中可以作為整流、檢波、穩(wěn)壓等應(yīng)用的關(guān)鍵元件。在現(xiàn)代電子電路中,二極管的應(yīng)用非常普遍。例如,在電源電路中,二極管可以將交流電轉(zhuǎn)換為直流電;在信號(hào)處理電路中,二極管可以檢波或調(diào)制信號(hào);在保護(hù)電路中,二極管可以防止電流反向流動(dòng),保護(hù)其他電子元件不受損壞。74HC1G04GV-Q100H SOT753二極管結(jié)構(gòu)簡單,制造成本低,因此廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備中。
要理解二極管的工作原理,必須從二極管的結(jié)構(gòu)說起。晶體二極管是一個(gè)由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體燒結(jié)形成的p-n結(jié)界面。在其界面的兩側(cè)形成空間電荷層,構(gòu)成自建電場。當(dāng)外加電壓等于零時(shí),由于p-n結(jié)兩邊載流子的濃度差引起擴(kuò)散電流和由自建電場引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)。當(dāng)外界有正向電壓偏置時(shí),外界電場和自建電場的互相抑消作用使載流子的擴(kuò)散電流增加引起了正向電流。當(dāng)外界有反向電壓偏置時(shí),外界電場和自建電場進(jìn)一步加強(qiáng),形成在一定反向電壓范圍內(nèi)與反向偏置電壓值無關(guān)的反向飽和電流。
二極管是用半導(dǎo)體材料(硅、硒、鍺等)制成的一種常見的電子器件。它有單向?qū)щ娦?,意思是如果給二極管陽極加上正向電壓時(shí),二極管導(dǎo)通。如果給陽極和陰極加上反向電壓時(shí),二極管阻斷。因此,二極管的導(dǎo)通和阻斷,就相當(dāng)于開關(guān)的接通與斷開。完全可以想象成電子版的逆止閥。二極管的作用它非常明顯的特性就是單向?qū)щ?,也就是電流只可以從二極管的一個(gè)方向流過。利用這個(gè)特性,二極管可以應(yīng)用于開關(guān)電路、整流電路、限幅電路、檢波電路、穩(wěn)壓電路、變?nèi)蓦娐返雀鞣N調(diào)制電路。肖特基二極管具有低導(dǎo)通壓降和快速開關(guān)特性,性能優(yōu)異。
二極管有多種類型,如普通二極管、肖特基二極管、發(fā)光二極管(LED)等。每種二極管都有其獨(dú)特的特性和應(yīng)用。例如,肖特基二極管具有較低的正向壓降和快速開關(guān)速度,適用于高頻電路;而LED則能將電能轉(zhuǎn)換為光能,廣泛應(yīng)用于照明和顯示領(lǐng)域。二極管的發(fā)展經(jīng)歷了多個(gè)階段,從早期的晶體二極管到現(xiàn)代的半導(dǎo)體二極管,其性能和可靠性不斷提高。隨著材料科學(xué)和制造技術(shù)的進(jìn)步,二極管的尺寸不斷縮小,性能不斷優(yōu)化,為電子技術(shù)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。二極管的價(jià)格相對(duì)較低,使得其在電子行業(yè)中具有廣泛的應(yīng)用基礎(chǔ)。BUK7Y3R5-40E
在數(shù)字電路中,二極管常被用作邏輯門的基本組件,實(shí)現(xiàn)信號(hào)的邏輯運(yùn)算。IPA90R340C3其他被動(dòng)元件
二極管PN結(jié)形成原理:P型半導(dǎo)體是在本征半導(dǎo)體(一種完全純凈的、結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體晶體)摻入少量三價(jià)元素雜質(zhì),如硼等。因硼原子只有三個(gè)價(jià)電子,它與周圍的硅原子形成共價(jià)鍵,因缺少一個(gè)電子,在晶體中便產(chǎn)生一個(gè)空位,當(dāng)相鄰共價(jià)鍵上的電子獲得能量時(shí)就有可能填補(bǔ)這個(gè)空位,使硼原子成了不能移動(dòng)的負(fù)離子,而原來的硅原子的共價(jià)鍵則因缺少一個(gè)電子,形成了空穴,但整個(gè)半導(dǎo)體仍呈中性。這種P型半導(dǎo)體中以空穴導(dǎo)電為主,空穴為多數(shù)載流子,自由電子為少數(shù)載流子。[6]N型半導(dǎo)體形成的原理和P型原理相似。在本征半導(dǎo)體中摻入五價(jià)原子,如磷等。摻入后,它與硅原子形成共價(jià)鍵,產(chǎn)生了自由電子。在N型半導(dǎo)體中,電子為多數(shù)載流子,空穴為少數(shù)載流子。[6]因此,在本征半導(dǎo)體的兩個(gè)不同區(qū)域摻入三價(jià)和五價(jià)雜質(zhì)元素,便形成了P型區(qū)和N型區(qū),根據(jù)N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體的特性,可知在它們的交界處就出現(xiàn)了電子和空穴的濃度差異,電子和空穴都要從濃度高的區(qū)域向濃度低的區(qū)域擴(kuò)散,它們的擴(kuò)散使原來交界處的電中性被破壞。 IPA90R340C3其他被動(dòng)元件