摻雜工藝:摻雜是為了在硅中引入特定的雜質(zhì),形成P型或N型半導(dǎo)體。在制造P型半導(dǎo)體時(shí),通常采用硼等三價(jià)元素作為雜質(zhì)進(jìn)行摻雜。這可以通過離子注入或擴(kuò)散等方法實(shí)現(xiàn)。離子注入是將硼離子加速后注入到硅片中,其優(yōu)點(diǎn)是可以精確控制雜質(zhì)的濃度和深度;擴(kuò)散法則是將硅片置于含有硼雜質(zhì)的氣體環(huán)境中,在高溫下使雜質(zhì)擴(kuò)散到硅片中。制造N型半導(dǎo)體則使用磷等五價(jià)元素進(jìn)行類似的摻雜操作。在形成P型和N型半導(dǎo)體之后,就是PN結(jié)的制造。這通常通過光刻和蝕刻等工藝來實(shí)現(xiàn)。光刻工藝就像在硅片上進(jìn)行精確的繪畫,利用光刻膠和紫外線曝光等技術(shù),在硅片上定義出需要形成PN結(jié)的區(qū)域。然后通過蝕刻工藝,去除不需要的半導(dǎo)體材料,精確地形成PN結(jié)。這個(gè)過程需要極高的精度,因?yàn)镻N結(jié)的質(zhì)量直接影響二極管的性能,如正向?qū)ㄌ匦院头聪蚪刂固匦浴<す舛O管發(fā)出的激光方向性強(qiáng),應(yīng)用于光纖通信、激光打印機(jī)等領(lǐng)域。LPC1114FBD48/302 單片機(jī)MCU LQFP48
二極管的發(fā)展經(jīng)歷了漫長的過程。早期的二極管是由電子管構(gòu)成的,體積大、功耗高且可靠性相對(duì)較低。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的興起,半導(dǎo)體二極管逐漸取代了電子管二極管。20 世紀(jì)初,科學(xué)家們開始對(duì)半導(dǎo)體材料進(jìn)行深入研究。在不斷的實(shí)驗(yàn)和探索中,發(fā)現(xiàn)了半導(dǎo)體材料的特殊導(dǎo)電性質(zhì)。到了 20 世紀(jì)中葉,硅和鍺等半導(dǎo)體材料被廣泛應(yīng)用于二極管的制造。隨著制造工藝的不斷改進(jìn),二極管的性能得到了極大的提升,如降低了正向?qū)妷?、提高了反向耐壓能力等。如今,二極管的種類繁多,除了普通的整流二極管外,還出現(xiàn)了發(fā)光二極管、穩(wěn)壓二極管、肖特基二極管等具有特殊功能的二極管,滿足了不同領(lǐng)域的需求。STD16NF25 MOS(場(chǎng)效應(yīng)管)整流橋由四只二極管組成,可實(shí)現(xiàn)全波整流,簡化電源電路設(shè)計(jì)。
肖特基二極管是基于金屬 - 半導(dǎo)體接觸形成的二極管。它具有幾個(gè)明顯的特點(diǎn)。首先,肖特基二極管的正向?qū)妷狠^低,通常比普通硅二極管的導(dǎo)通電壓低 0.2 - 0.3V 左右。這使得它在低電壓、大電流的場(chǎng)合具有優(yōu)勢(shì),可以降低電路的功耗。其次,肖特基二極管的開關(guān)速度非???,這是因?yàn)樗鼪]有普通二極管中的少數(shù)載流子存儲(chǔ)效應(yīng)。在高頻電路中,如射頻電路和高速數(shù)字電路中,肖特基二極管能夠快速地導(dǎo)通和截止,減少信號(hào)的失真和損耗。此外,肖特基二極管的反向恢復(fù)時(shí)間極短,這使得它在開關(guān)電源等需要頻繁開關(guān)的電路中表現(xiàn)出色。不過,肖特基二極管的反向耐壓能力相對(duì)較低,這在一定程度上限制了它的應(yīng)用范圍。
二極管是一種具有單向?qū)щ娞匦缘陌雽?dǎo)體器件,由一個(gè) PN 結(jié)、電極引線和外殼封裝而成。PN 結(jié)是其重要結(jié)構(gòu),P 型半導(dǎo)體一側(cè)帶正電,富含空穴;N 型半導(dǎo)體一側(cè)帶負(fù)電,含有大量自由電子。當(dāng)二極管兩端施加正向電壓(陽極接正,陰極接負(fù))且超過其導(dǎo)通閾值(硅管約 0.7V,鍺管約 0.3V)時(shí),PN 結(jié)變窄,載流子擴(kuò)散形成正向電流,此時(shí)二極管處于導(dǎo)通狀態(tài);而施加反向電壓時(shí),PN 結(jié)變寬,只存在微弱的反向飽和電流,二極管截止。這種單向?qū)щ娞匦允苟O管能夠?qū)崿F(xiàn)整流、限幅、穩(wěn)壓等功能,廣泛應(yīng)用于各類電子電路中,如同電路中的 “單向閥門”,控制電流的流向與大小。光電二極管能將光信號(hào)轉(zhuǎn)為電信號(hào),可用于光通信、煙霧報(bào)警器等設(shè)備。
二極管在使用過程中可能出現(xiàn)多種失效模式,常見的包括開路、短路、性能退化等。正向電流過大或反向電壓超過額定值,會(huì)導(dǎo)致二極管過熱燒毀,出現(xiàn)開路故障;PN 結(jié)擊穿后若電流不受限制,可能造成長久性短路。此外,長期工作在高溫、高濕度環(huán)境下,二極管的性能會(huì)逐漸退化,如正向壓降增大、反向漏電流增加。故障診斷時(shí),可使用萬用表的二極管檔測(cè)量其正向壓降和反向電阻,正常情況下,正向壓降應(yīng)在規(guī)定范圍內(nèi),反向電阻趨于無窮大;對(duì)于復(fù)雜電路中的二極管,可通過示波器觀察其電壓、電流波形,判斷是否存在異常。預(yù)防二極管失效需在電路設(shè)計(jì)階段合理選型,確保工作條件在器件額定范圍內(nèi),并采取適當(dāng)?shù)纳?、防護(hù)措施,延長二極管的使用壽命,保障電路穩(wěn)定運(yùn)行。二極管的反向漏電流會(huì)隨溫度升高而增大。TL3842 電源IC
快恢復(fù)二極管反向恢復(fù)時(shí)間短,適合高頻電路,如變頻器、UPS 電源。LPC1114FBD48/302 單片機(jī)MCU LQFP48
二極管是一種具有單向?qū)щ娦缘陌雽?dǎo)體器件,其重要結(jié)構(gòu)由 P 型半導(dǎo)體和 N 型半導(dǎo)體結(jié)合而成,兩者交界處形成的 PN 結(jié)是實(shí)現(xiàn)單向?qū)щ姷年P(guān)鍵。當(dāng) P 區(qū)接電源正極、N 區(qū)接電源負(fù)極,即正向偏置時(shí),外電場(chǎng)削弱了 PN 結(jié)內(nèi)電場(chǎng),使得多數(shù)載流子能夠順利通過 PN 結(jié),形成較大的正向電流,二極管導(dǎo)通。反之,當(dāng) P 區(qū)接負(fù)極、N 區(qū)接正極,處于反向偏置時(shí),外電場(chǎng)增強(qiáng)內(nèi)電場(chǎng),多數(shù)載流子難以通過,只有少數(shù)載流子形成微弱的反向電流,二極管近乎截止。這種獨(dú)特的單向?qū)щ娞匦?,使其在眾多電路中承?dān)著關(guān)鍵的整流、檢波等功能,為電子設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)。LPC1114FBD48/302 單片機(jī)MCU LQFP48