激光二極管的發(fā)光基于受激輻射原理。在其內(nèi)部的有源區(qū),通過注入電流形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布,當(dāng)外界光子激發(fā)時(shí),產(chǎn)生受激輻射,輸出高亮度、高方向性的激光束。在光通信領(lǐng)域,激光二極管作為光源,將電信號轉(zhuǎn)換為光信號,通過光纖進(jìn)行高速、長距離的數(shù)據(jù)傳輸。其高調(diào)制速率和低功耗特性,滿足了現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)對大容量、高速率數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨?,是光纖通信系統(tǒng)的重要器件之一。在激光加工領(lǐng)域,激光二極管發(fā)出的高能量激光束可用于材料切割、焊接、打孔等加工工藝。例如在汽車制造中,用于車身零部件的焊接;在電子制造中,用于電路板的微孔加工,憑借其高精度、高效率的加工優(yōu)勢,推動了制造業(yè)的技術(shù)升級。二極管是電子電路的重要元件,具有單向?qū)щ娦?,?yīng)用普遍。74AHC32BQ
二極管按結(jié)構(gòu)可分為點(diǎn)接觸型、面接觸型和平面型。點(diǎn)接觸型二極管的 PN 結(jié)面積小,結(jié)電容低,適用于高頻信號檢波和小電流整流,如收音機(jī)中的信號處理;面接觸型二極管的 PN 結(jié)面積大,能承受較大電流與反向電壓,常用于電源整流電路;平面型二極管采用光刻、擴(kuò)散等半導(dǎo)體制造工藝,精度高、穩(wěn)定性好,是集成電路中常用的二極管類型。制造過程中,通過摻雜技術(shù)在硅或鍺等本征半導(dǎo)體中引入雜質(zhì),形成 P 型和 N 型半導(dǎo)體;再經(jīng)晶圓切割、光刻、蝕刻、封裝等工序,將二極管制成適合不同應(yīng)用場景的形態(tài),其性能與制造工藝的精度密切相關(guān)。STW62NM60N MOS(場效應(yīng)管)二極管反向偏置時(shí),幾乎無電流通過。
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?/p>
發(fā)光二極管(LED)作為一種特殊的二極管,其獨(dú)特的發(fā)光原理和優(yōu)良的特性使其在現(xiàn)代照明和顯示領(lǐng)域占據(jù)了重要地位。從發(fā)光原理來看,LED是基于半導(dǎo)體材料的電子與空穴復(fù)合發(fā)光機(jī)制。當(dāng)在LED兩端施加正向電壓時(shí),P型半導(dǎo)體中的空穴和N型半導(dǎo)體中的電子在電場的作用下向PN結(jié)移動。在PN結(jié)附近,電子和空穴相遇并復(fù)合。在這個(gè)復(fù)合過程中,電子從高能級躍遷到低能級,根據(jù)能量守恒定律,多余的能量以光子的形式釋放出來,從而產(chǎn)生光。不同的半導(dǎo)體材料和摻雜方式?jīng)Q定了所發(fā)射光的波長,也就是光的顏色。例如,使用氮化鎵(GaN)材料制造的LED可以發(fā)出藍(lán)光,而通過在氮化鎵中摻雜不同的雜質(zhì),還可以獲得綠光、紫光等不同顏色的光。二極管是具有單向?qū)щ娦缘陌雽?dǎo)體電子元件。
瞬態(tài)電壓抑制二極管(TVS)是一種專門用于保護(hù)電路免受瞬態(tài)高電壓沖擊的器件。當(dāng)電路中出現(xiàn)瞬間的高電壓脈沖,如雷電感應(yīng)、靜電放電、電路開關(guān)瞬間產(chǎn)生的浪涌電壓等,TVS 能夠迅速響應(yīng),在極短時(shí)間內(nèi)進(jìn)入反向雪崩擊穿狀態(tài),將過高的電壓鉗位在安全值,吸收多余的能量,保護(hù)電路中的其他敏感元件免受損壞。在電子設(shè)備的接口電路,如 USB 接口、以太網(wǎng)接口等,以及電源輸入輸出端,常接入 TVS 二極管進(jìn)行防護(hù)。在汽車電子系統(tǒng)中,由于汽車運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜,存在各種電氣干擾和電壓瞬變,TVS 二極管廣泛應(yīng)用于汽車電子控制單元(ECU)、車載通信設(shè)備等的保護(hù),確保汽車電子設(shè)備在惡劣電氣環(huán)境下可靠運(yùn)行。續(xù)流二極管可保護(hù)電感類元件免受過電壓損害。BCM846BSX
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。74AHC32BQ
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(gè)二極管組成一個(gè)橋式結(jié)構(gòu)。當(dāng)交流電壓輸入時(shí),在正半周,兩個(gè)二極管導(dǎo)通,電流通過這兩個(gè)二極管和負(fù)載;在負(fù)半周,另外兩個(gè)二極管導(dǎo)通,電流通過這兩個(gè)二極管和負(fù)載。橋式整流電路的優(yōu)點(diǎn)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(yùn)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。74AHC32BQ