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,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。肖特基二極管開關(guān)速度快、正向壓降小,適配高頻整流與開關(guān)電源場景。BAS70VV,115 整流器件
二極管的關(guān)鍵特性參數(shù)包括較大整流電流、最高反向工作電壓、反向飽和電流、正向壓降等。較大整流電流決定了二極管能夠長期通過的較大正向平均電流,選型時需確保實(shí)際工作電流小于該值,以免器件過熱損壞;最高反向工作電壓是二極管能承受的較大反向電壓,超過此值會導(dǎo)致反向擊穿,影響電路安全。反向飽和電流越小,二極管的性能越穩(wěn)定;正向壓降則影響電路的功率損耗。在電源整流電路中,需選用較大整流電流和最高反向工作電壓適配的二極管;在高頻電路中,優(yōu)先考慮結(jié)電容小、反向恢復(fù)時間短的型號,以減少信號失真,合理選型是保障二極管正常工作和電路穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。BAV70 貼片三極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)。
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,通常采用硼等三價元素作為雜質(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>
對二極管進(jìn)行測試可以確保其質(zhì)量和性能。常用的測試方法有萬用表測試法。將萬用表設(shè)置為二極管測試檔,將紅表筆和黑表筆分別接觸二極管的兩端。當(dāng)二極管正向?qū)〞r,萬用表會顯示一個較小的正向壓降值,對于硅二極管,這個值大約在 0.5 - 0.7V 之間,對于鍺二極管,這個值大約在 0.1 - 0.3V 之間。當(dāng)二極管反向截止時,萬用表顯示的數(shù)值非常大,通常超過幾百兆歐。除了萬用表測試外,還可以使用專門的二極管測試儀進(jìn)行測試,這種測試儀可以更精確地測量二極管的各項(xiàng)參數(shù),如正向特性、反向特性、擊穿電壓等。雙向觸發(fā)二極管無正負(fù)極之分,常用于可控硅觸發(fā)與過電壓保護(hù)電路。
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。二極管是單向?qū)щ姷陌雽?dǎo)體器件,電流只能從陽極流向陰極,反向則截止。BUK663R2-40C封裝SOT404
雙向觸發(fā)二極管可雙向?qū)?,在晶閘管觸發(fā)電路中作為觸發(fā)器件,控制電路的通斷與功率調(diào)節(jié)。BAS70VV,115 整流器件
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。BAS70VV,115 整流器件