硅是目前應(yīng)用非常普遍的二極管材料。硅二極管的正向電壓降通常在 0.6 - 0.7V 左右。雖然這個電壓降比鍺二極管高,但硅二極管的優(yōu)點非常突出。它的反向漏電流極小,能夠在較高的反向電壓下保持良好的截止特性。這使得硅二極管在大多數(shù)電子電路中成為優(yōu)先選擇,無論是在電源整流電路、數(shù)字電路中的信號處理還是在其他各種電子設(shè)備的電路中,硅二極管都能穩(wěn)定可靠地工作。比如在計算機(jī)的電源電路中,硅二極管可以將交流電轉(zhuǎn)換為直流電,為計算機(jī)內(nèi)部的各個元件提供穩(wěn)定的直流電源,同時有效防止反向電流對電路的損害。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。74HCU04PW-Q100J
光電二極管作為一種能夠?qū)⒐庑盘栟D(zhuǎn)換為電信號的特殊二極管,在光通信、光電檢測等領(lǐng)域有著至關(guān)重要的應(yīng)用,其工作原理基于半導(dǎo)體的光電效應(yīng)。光電二極管的工作原理是內(nèi)光電效應(yīng)。當(dāng)光照射到光電二極管的PN結(jié)時,如果光子的能量大于半導(dǎo)體材料的禁帶寬度,光子就會被吸收,從而在PN結(jié)附近產(chǎn)生電子-空穴對。在PN結(jié)內(nèi)電場的作用下,這些電子和空穴會被分離,電子向N區(qū)移動,空穴向P區(qū)移動,這樣就會在PN結(jié)兩端產(chǎn)生一個光生電動勢。如果光電二極管外接電路,就會有光電流產(chǎn)生。例如,在可見光范圍內(nèi),當(dāng)波長合適的光照射到硅光電二極管上時,就會引發(fā)這種光電效應(yīng),產(chǎn)生與光強(qiáng)度相關(guān)的電流。PMBF170 MOSFET或IGBT開關(guān)IC二極管是電子元件的基石,廣泛應(yīng)用于各類電路中。
橋式整流電路是目前應(yīng)用非常普遍的整流方式。它由四個二極管組成一個橋式結(jié)構(gòu)。當(dāng)交流電壓輸入時,在正半周,兩個二極管導(dǎo)通,電流通過這兩個二極管和負(fù)載;在負(fù)半周,另外兩個二極管導(dǎo)通,電流通過這兩個二極管和負(fù)載。橋式整流電路的優(yōu)點明顯,它不需要中心抽頭的變壓器,而且對變壓器次級繞組的利用率更高,輸出的直流電壓脈動更小。在幾乎所有的現(xiàn)代電子設(shè)備電源中,如電腦電源、手機(jī)充電器等,都采用了橋式整流電路。它可以適應(yīng)不同的交流輸入電壓范圍,并且可以與后續(xù)的濾波、穩(wěn)壓電路更好地配合,為電子設(shè)備提供高質(zhì)量的直流電源,確保設(shè)備的穩(wěn)定運行。此外,在一些特殊的電源整流應(yīng)用中,如高壓電源整流,會使用高壓整流二極管。這些二極管能夠承受極高的反向電壓,確保在高電壓環(huán)境下正常工作,為X光機(jī)、高壓靜電發(fā)生器等設(shè)備提供所需的直流高壓電源。
二極管的制造是一個復(fù)雜而精細(xì)的過程,涉及到多種先進(jìn)的半導(dǎo)體制造工藝,這些工藝確保了二極管的高質(zhì)量和穩(wěn)定性能。首先是半導(dǎo)體材料的準(zhǔn)備。對于硅二極管,通常以高純度的硅為原料。硅材料需要經(jīng)過一系列的提純過程,以去除其中的雜質(zhì),使硅的純度達(dá)到極高的水平,一般要求達(dá)到99.9999%以上。這個提純過程可以采用化學(xué)氣相沉積(CVD)等方法,在高溫、高壓等特定條件下,將不純的硅轉(zhuǎn)化為高純度的多晶硅。然后通過拉晶等工藝,將多晶硅制成單晶硅棒,這是后續(xù)制造二極管的基礎(chǔ)材料。二極管結(jié)構(gòu)簡單,但其功能在電子領(lǐng)域中不可或缺。
雪崩二極管利用了半導(dǎo)體中的雪崩倍增效應(yīng)。當(dāng)在雪崩二極管兩端加上足夠高的反向電壓時,少數(shù)載流子在強(qiáng)電場作用下獲得足夠能量,與晶格原子碰撞產(chǎn)生新的電子 - 空穴對,這些新產(chǎn)生的載流子又繼續(xù)碰撞其他原子,引發(fā)連鎖反應(yīng),導(dǎo)致電流急劇增大,產(chǎn)生雪崩倍增現(xiàn)象。在微波電路中,雪崩二極管可作為微波振蕩器和放大器。通過控制雪崩二極管的工作狀態(tài),利用其雪崩倍增產(chǎn)生的高頻振蕩信號,實現(xiàn)微波信號的放大和產(chǎn)生。在雷達(dá)系統(tǒng)中,雪崩二極管用于產(chǎn)生高功率的微波信號,為雷達(dá)的目標(biāo)探測和定位提供強(qiáng)大的信號源,在微波通信、雷達(dá)探測等高頻領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。二極管在電路中能夠穩(wěn)定電壓,防止電壓波動對設(shè)備造成損害。PDZ3.6BGWX穩(wěn)壓二極管SOD123
不同類型的二極管,如硅二極管和鍺二極管,具有不同的特性。74HCU04PW-Q100J
全波整流電路則需要兩個二極管和一個中心抽頭的變壓器。在這種電路中,當(dāng)交流電壓輸入變壓器后,變壓器的次級繞組產(chǎn)生兩個大小相等、方向相反的交流電壓。在正半周,一個二極管導(dǎo)通,電流通過該二極管和負(fù)載;在負(fù)半周,另一個二極管導(dǎo)通,電流通過另一個二極管和負(fù)載。這樣,無論交流電壓是正半周還是負(fù)半周,負(fù)載上都有電流通過,得到的直流電壓脈動頻率是交流輸入電壓頻率的兩倍,提高了整流效率,相較于半波整流,全波整流能夠更好地利用交流電,為負(fù)載提供更穩(wěn)定的直流電源。這種電路在一些早期的電子管收音機(jī)等設(shè)備中較為常見。74HCU04PW-Q100J