光電二極管是一種能夠將光信號轉換為電信號的器件,其工作原理基于內光電效應。當光線照射到光電二極管的 PN 結時,光子能量激發(fā)電子 - 空穴對,在電場作用下形成光電流。光電二極管通常工作在反向偏置狀態(tài),此時光電流與光照強度成正比,線性度好,響應速度快。在光通信系統(tǒng)中,光電二極管用于接收光纖傳輸的光信號,將其轉換為電信號后進行放大和解調;在光電傳感器中,通過檢測光電流的變化,可實現對物體的位置、距離、顏色等參數的測量,如自動感應門利用光電二極管檢測人體反射的紅外光,觸發(fā)開門動作。此外,雪崩光電二極管(APD)通過雪崩倍增效應,可進一步提高光信號檢測的靈敏度,適用于遠距離、弱光信號的檢測場景。硅二極管正向導通電壓高于鍺二極管,穩(wěn)定性更強,工業(yè)領域應用更廣。BTS436-L2
利用二極管的單向導電特性可以在主回路中串聯一個二極管實現低成本且可靠的防反接功能。當電源極性接反時二極管處于截止狀態(tài)阻止電流通過從而保護電路中的其他元器件不受損壞。倍壓電路是一種利用二極管的單向導電特性實現電源電壓倍增的電路。通過多個二極管和電容器的組合可以將較低的輸入電壓轉換為較高的輸出電壓滿足電路對高電壓的需求。倍壓電路廣泛應用于高壓發(fā)生器、靜電除塵等領域。電壓鉗位電路是一種利用二極管將電路中的電壓限制在一定范圍內的電路。當電路中的電壓超過設定值時二極管會導通并將多余的電壓鉗制在二極管的正向導通電壓或反向擊穿電壓上從而保護電路中的其他元器件不受過高電壓的損害。電壓鉗位電路廣泛應用于各種保護電路中確保電路的安全可靠運行。北京BAV99,235二極管橋式整流器光電二極管能將光信號轉換為電信號。
雙向觸發(fā)二極管是一種具有對稱結構的二極管,無論其兩端加正向電壓還是反向電壓,當電壓達到一定值(轉折電壓)時,二極管都會導通。在觸發(fā)電路中,雙向觸發(fā)二極管常用于晶閘管(可控硅)的觸發(fā)控制。例如在交流調光電路中,通過控制雙向觸發(fā)二極管的導通時刻,進而控制晶閘管的導通角,實現對交流電壓的調節(jié),從而達到調節(jié)燈光亮度的目的。在一些電機調速電路、功率控制電路中,雙向觸發(fā)二極管也發(fā)揮著類似的作用,通過精確控制電路的觸發(fā)時刻,實現對電路功率的調節(jié)和設備的穩(wěn)定運行,是實現電路靈活控制的重要器件之一。
二極管按結構可分為點接觸型、面接觸型和平面型。點接觸型二極管的 PN 結面積小,結電容低,適用于高頻信號檢波和小電流整流,如收音機中的信號處理;面接觸型二極管的 PN 結面積大,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、擴散等半導體制造工藝,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,通過摻雜技術在硅或鍺等本征半導體中引入雜質,形成 P 型和 N 型半導體;再經晶圓切割、光刻、蝕刻、封裝等工序,將二極管制成適合不同應用場景的形態(tài),其性能與制造工藝的精度密切相關。雙向觸發(fā)二極管無正負極之分,常用于可控硅觸發(fā)與過電壓保護電路。
隨著人工智能、物聯網、量子計算等新興技術的快速發(fā)展,二極管有望在這些領域展現新的應用潛力。在人工智能的邊緣計算設備中,低功耗、高性能的二極管可用于信號處理和數據傳輸,為設備的實時運算提供支持。在物聯網的傳感器節(jié)點中,各種特殊功能的二極管,如磁敏二極管、熱敏二極管等,可作為感知外界環(huán)境信息的關鍵元件,實現對溫度、磁場、壓力等多種物理量的精確監(jiān)測。在量子計算領域,二極管可能在量子比特的控制和量子信號的處理方面發(fā)揮作用,盡管目前相關研究尚處于探索階段,但二極管憑借其獨特的電學特性,有望為新興技術的突破和發(fā)展貢獻力量,開啟電子器件應用的新篇章。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)壓電源設計。北京BAV99,235二極管橋式整流器
普通二極管成本低,適用于基礎電路場景。BTS436-L2
快恢復二極管(FRD)是一種具有較短反向恢復時間的二極管,其反向恢復時間一般在幾百納秒以內,適用于高頻整流和開關電路。與普通整流二極管相比,快恢復二極管在從導通狀態(tài)切換到截止狀態(tài)時,能夠更快地阻斷反向電流,減少反向恢復損耗和電壓尖峰,降低電路的電磁干擾。在功率因數校正(PFC)電路、不間斷電源(UPS)、電機驅動電路等功率電子設備中,快恢復二極管常與功率開關器件配合使用,實現高效的電能轉換和控制。其制造工藝通常采用摻金、鉑等雜質或電子輻照技術,縮短少數載流子的壽命,從而加快反向恢復速度。在設計功率電路時,合理選擇快恢復二極管的參數,如反向耐壓、正向電流和反向恢復時間,對于提高電路的可靠性和效率至關重要。BTS436-L2