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(lái)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(chǎng)的作用下向PN結(jié)移動(dòng)。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(guò)程中,電子從高能級(jí)躍遷到低能級(jí),根據(jù)能量守恒定律,多余的能量以光子的形式釋放出來(lái),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(zhǎng),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(guò)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。穩(wěn)壓二極管工作在反向擊穿區(qū),可穩(wěn)定電路電壓,常用于穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)。肇慶NSVR0340HT1G二極管雙極晶體管
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(hào)檢波和小電流整流,如收音機(jī)中的信號(hào)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(guò)程中,通過(guò)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(chǎng)景的形態(tài),其性能與制造工藝的精度密切相關(guān)。BSC119N03SG其他被動(dòng)元件二極管是單向?qū)щ姷陌雽?dǎo)體器件,電流只能從陽(yáng)極流向陰極,反向則截止。
恒流二極管具有在一定電壓范圍內(nèi)輸出恒定電流的特性。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作機(jī)制使得通過(guò)它的電流基本不隨外加電壓的變化而改變。在一些對(duì)電流穩(wěn)定性要求較高的電路中,恒流二極管發(fā)揮著重要作用。例如在 LED 驅(qū)動(dòng)電路中,由于 LED 的發(fā)光亮度與通過(guò)的電流密切相關(guān),使用恒流二極管可為 LED 提供穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)電流,確保 LED 發(fā)光亮度均勻、穩(wěn)定,避免因電流波動(dòng)導(dǎo)致 LED 亮度變化或壽命縮短。在一些傳感器電路中,恒流二極管也用于為傳感器提供穩(wěn)定的工作電流,保證傳感器輸出信號(hào)的準(zhǔn)確性和可靠性,在需要精確控制電流的電路中是不可或缺的器件。
在光通信領(lǐng)域,光電二極管是光接收機(jī)的重要元件之一。在光纖通信系統(tǒng)中,光信號(hào)通過(guò)光纖傳輸?shù)浇邮斩?。光電二極管可以將接收到的微弱光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào),然后通過(guò)后續(xù)的放大、解調(diào)等電路處理,恢復(fù)出原始的信息。由于光通信中的信號(hào)非常微弱,要求光電二極管具有高靈敏度和低噪聲的特性。例如,雪崩光電二極管(APD)是一種特殊的高靈敏度光電二極管,它利用了雪崩倍增效應(yīng),在高反向偏壓下,光生載流子在 PN 結(jié)內(nèi)獲得足夠的能量,通過(guò)碰撞電離產(chǎn)生更多的載流子,從而使光電流得到倍增,能夠有效地檢測(cè)到更微弱的光信號(hào),提高了光通信系統(tǒng)的接收靈敏度。二極管的反向漏電流會(huì)隨溫度升高而增大。
LED的特性使其具有諸多優(yōu)勢(shì)。首先是它的高亮度。與傳統(tǒng)的白熾燈和熒光燈相比,LED在相同的電能消耗下能夠產(chǎn)生更高的亮度。這是因?yàn)長(zhǎng)ED的發(fā)光效率更高,它將電能轉(zhuǎn)化為光能的比例更大。例如,在照明領(lǐng)域,一個(gè)幾瓦的LED燈泡可以產(chǎn)生與幾十瓦的白熾燈相當(dāng)?shù)牧炼?,?jié)省了能源。其次,LED的壽命極長(zhǎng)。一般來(lái)說(shuō),LED的使用壽命可以達(dá)到數(shù)萬(wàn)小時(shí)甚至更長(zhǎng)。這是由于LED的發(fā)光原理決定的,它沒(méi)有傳統(tǒng)燈絲那樣容易燒斷的問(wèn)題,也沒(méi)有熒光燈中的熒光粉老化等問(wèn)題。在長(zhǎng)期使用過(guò)程中,LED的亮度衰減相對(duì)緩慢,這使得它在需要長(zhǎng)期穩(wěn)定照明的場(chǎng)合,如路燈、建筑物照明等應(yīng)用中表現(xiàn)出色。肖特基二極管開(kāi)關(guān)速度快、正向壓降小,適配高頻整流與開(kāi)關(guān)電源場(chǎng)景。BUK9520-55A
二極管是具有單向?qū)щ娦缘陌雽?dǎo)體電子元件。肇慶NSVR0340HT1G二極管雙極晶體管
二極管的制造工藝包括多個(gè)環(huán)節(jié)。首先是半導(dǎo)體材料的制備,硅或鍺等半導(dǎo)體材料需要經(jīng)過(guò)提純、拉晶等過(guò)程,得到高純度、高質(zhì)量的半導(dǎo)體晶體。然后進(jìn)行晶圓制造,將半導(dǎo)體晶體切割成薄片,在晶圓上通過(guò)擴(kuò)散、離子注入等工藝形成 P - N 結(jié)。擴(kuò)散工藝是將特定的雜質(zhì)原子擴(kuò)散到半導(dǎo)體材料中,改變其導(dǎo)電類型,從而形成 P 區(qū)和 N 區(qū)。離子注入則是通過(guò)加速離子并將其注入到半導(dǎo)體材料中,精確地控制雜質(zhì)的濃度和分布。在形成 P - N 結(jié)之后,還需要進(jìn)行電極制作,在 P 區(qū)和 N 區(qū)分別制作金屬電極,以便與外部電路連接。另外,進(jìn)行封裝,將制作好的二極管芯片封裝在特定的封裝材料中,保護(hù)芯片并提供合適的引腳用于安裝。肇慶NSVR0340HT1G二極管雙極晶體管