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)過提純、拉晶等過程,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。變?nèi)荻O管通過改變反向電壓調(diào)節(jié)結(jié)電容,用于射頻調(diào)諧與頻率合成電路。STW8NA60
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。UCLAMP5501ZVTFT續(xù)流二極管可吸收感性負(fù)載的反向電動(dòng)勢,保護(hù)繼電器、電機(jī)等元件。
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)。
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(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào),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(dòng)了制造業(yè)的技術(shù)升級(jí)。瞬態(tài)抑制二極管(TVS)在遭遇浪涌電壓時(shí)迅速導(dǎo)通泄流,為電子設(shè)備提供可靠的過電壓保護(hù)。
穩(wěn)壓二極管(齊納二極管)利用反向擊穿特性實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓功能。當(dāng)反向電壓達(dá)到其擊穿電壓時(shí),即使電流在較大范圍內(nèi)變化,二極管兩端的電壓仍能保持基本穩(wěn)定。穩(wěn)壓電路中,穩(wěn)壓二極管與限流電阻串聯(lián)接入電源,通過調(diào)整限流電阻的阻值,控制流過穩(wěn)壓二極管的電流,使其工作在反向擊穿區(qū)。這種電路常用于為電子設(shè)備提供穩(wěn)定的參考電壓,如在單片機(jī)系統(tǒng)中為芯片供電,確保電源電壓不受輸入電壓波動(dòng)或負(fù)載變化的影響。與普通二極管不同,穩(wěn)壓二極管正常工作在反向擊穿狀態(tài),且具有良好的可逆性,只要電流和功耗控制在允許范圍內(nèi),不會(huì)因擊穿而損壞,是穩(wěn)定電壓的重要器件。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。IHY30N160R2
二極管的反向漏電流會(huì)隨溫度升高而增大。STW8NA60
穩(wěn)壓二極管是一種特殊的面接觸型半導(dǎo)體二極管,它在反向擊穿狀態(tài)下能保持電壓穩(wěn)定。當(dāng)反向電壓達(dá)到其擊穿電壓時(shí),即使電流在較大范圍內(nèi)變化,穩(wěn)壓二極管兩端的電壓也基本不變。在穩(wěn)壓電路中,穩(wěn)壓二極管與負(fù)載電阻并聯(lián),利用其反向擊穿特性,將不穩(wěn)定的直流電壓穩(wěn)定在特定值。例如在一些電子設(shè)備的電源電路中,輸入電壓可能會(huì)因電網(wǎng)波動(dòng)等因素而不穩(wěn)定,通過接入穩(wěn)壓二極管,可確保輸出給電子元件的電壓穩(wěn)定,保障設(shè)備正常工作,避免因電壓波動(dòng)對敏感元件造成損壞,在對電壓穩(wěn)定性要求較高的電路中發(fā)揮著不可或缺的作用。STW8NA60