二極管依據(jù)功能可分為多種類型,每種類型都在電子電路中有著獨(dú)特的作用,為電路設(shè)計(jì)提供了豐富的功能模塊。整流二極管是非常常見的一種。它的主要功能是將交流電轉(zhuǎn)換為直流電。在電源電路中,無論是小型的電子設(shè)備電源,還是大型的工業(yè)電源系統(tǒng),整流二極管都發(fā)揮著關(guān)鍵作用。例如,在一個(gè)簡(jiǎn)單的半波整流電路中,利用一個(gè)整流二極管,當(dāng)交流電壓處于正半周時(shí),二極管導(dǎo)通,電流通過負(fù)載;而當(dāng)交流電壓處于負(fù)半周時(shí),二極管截止,負(fù)載上沒有電流通過。這樣,在負(fù)載兩端就得到了一個(gè)只有正半周的脈動(dòng)直流電壓。在全波整流和橋式整流電路中,多個(gè)整流二極管相互配合,可以更有效地將交流電轉(zhuǎn)換為直流電,提高整流效率,為后續(xù)的電子設(shè)備提供穩(wěn)定的直流電源。整流橋由四只二極管組成,可實(shí)現(xiàn)全波整流,簡(jiǎn)化電源電路設(shè)計(jì)。STD2NA60-1
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(zhǎng)期通過的較大正向平均電流,選型時(shí)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(huì)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(shí)間短的型號(hào),以減少信號(hào)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。RB886ASAFHT2RB二極管封裝形式多樣,有插件式(如 DO-41)與貼片式(如 SMD 0805)等。
二極管的正向特性曲線描述了二極管正向?qū)〞r(shí)電流與電壓之間的關(guān)系。在正向特性曲線的起始階段,當(dāng)正向電壓較小時(shí),二極管的正向電流非常小,幾乎可以忽略不計(jì),此時(shí)二極管處于死區(qū)。隨著正向電壓的增加,當(dāng)電壓超過死區(qū)電壓后,二極管的正向電流開始迅速增加,并且電流與電壓之間近似呈指數(shù)關(guān)系。不同材料的二極管,其死區(qū)電壓和正向特性曲線的斜率有所不同。例如,硅二極管的死區(qū)電壓約為 0.5V,鍺二極管的死區(qū)電壓約為 0.1V。通過對(duì)正向特性曲線的研究,可以了解二極管的導(dǎo)通特性,為電路設(shè)計(jì)中選擇合適的二極管提供依據(jù)。
PIN 二極管由 P 型半導(dǎo)體、本征半導(dǎo)體(I 層)和 N 型半導(dǎo)體組成,其 I 層較厚。這種特殊結(jié)構(gòu)使 PIN 二極管在正向偏置時(shí),呈現(xiàn)低電阻狀態(tài),類似于導(dǎo)通的開關(guān);在反向偏置時(shí),呈現(xiàn)高電阻狀態(tài),類似于斷開的開關(guān)。在射頻(RF)電路中,PIN 二極管常被用作射頻開關(guān)。例如在手機(jī)的天線切換電路中,通過控制 PIN 二極管的導(dǎo)通和截止,實(shí)現(xiàn)不同頻段天線的切換,使手機(jī)能夠在不同通信環(huán)境下穩(wěn)定接收和發(fā)送信號(hào)。在射頻功率放大器的電路中,PIN 二極管也可用于功率控制和信號(hào)切換,確保射頻電路在不同工作狀態(tài)下的高效運(yùn)行,是實(shí)現(xiàn)射頻信號(hào)靈活處理和控制的關(guān)鍵器件。二極管在電路中常用于整流、檢波和穩(wěn)壓。
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(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,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。硅二極管正向?qū)妷焊哂阪N二極管,穩(wěn)定性更強(qiáng),工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用更廣。NTP6410ANG
從消費(fèi)電子到工業(yè)設(shè)備,二極管應(yīng)用普遍。STD2NA60-1
二極管有多種封裝形式以滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。常用的插件封裝有DO-15、DO-27、TO-220等;常用的貼片封裝有SMA、SMB、SOD-123等。這些封裝形式不僅便于二極管的安裝和連接還提高了電路的集成度和可靠性。在使用二極管時(shí)需要注意其正負(fù)極的識(shí)別。一般來說負(fù)極會(huì)做一些標(biāo)識(shí)以便于識(shí)別(如銀色環(huán)、色點(diǎn)等)。正確識(shí)別二極管的極性對(duì)于保證電路的正常工作至關(guān)重要。在正向特性的起始部分存在一個(gè)死區(qū)電壓區(qū)域。在這個(gè)區(qū)域內(nèi)正向電壓很小不足以克服PN結(jié)內(nèi)電場(chǎng)的阻擋作用因此正向電流幾乎為零。只有當(dāng)正向電壓大于死區(qū)電壓后二極管才會(huì)正向?qū)娏麟S電壓增大而迅速上升。STD2NA60-1