二極管是電子電路中的基礎(chǔ)元件之一,由P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體組成,具有單向?qū)щ娦?。當正向電壓施加于二極管時,它允許電流通過;而當反向電壓施加時,則阻止電流通過。這種特性使得二極管在整流、開關(guān)、限流等多種電路中發(fā)揮重要作用。二極管種類繁多,按照所用半導(dǎo)體材料可分為硅二極管和鍺二極管。硅二極管的正向壓降一般為0.6-0.7V,而鍺二極管的正向壓降較低,約為0.3V。此外,根據(jù)用途不同,二極管還可分為整流二極管、穩(wěn)壓二極管、開關(guān)二極管、發(fā)光二極管等,每種二極管都有其特定的應(yīng)用場景和性能特點??旎謴?fù)二極管適用于高頻開關(guān)電源電路。STB4NB80 貼片三極管
光電二極管是一種能夠?qū)⒐庑盘栟D(zhuǎn)換為電信號的器件,其工作原理基于內(nèi)光電效應(yīng)。當光線照射到光電二極管的 PN 結(jié)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(yīng)速度快。在光通信系統(tǒng)中,光電二極管用于接收光纖傳輸?shù)墓庑盘?,將其轉(zhuǎn)換為電信號后進行放大和解調(diào);在光電傳感器中,通過檢測光電流的變化,可實現(xiàn)對物體的位置、距離、顏色等參數(shù)的測量,如自動感應(yīng)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(yīng),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。ACST4-7SB續(xù)流二極管可吸收感性負載的反向電動勢,保護繼電器、電機等元件。
當二極管兩端施加反向電壓時,外電場方向與內(nèi)電場方向相同,會使得 PN 結(jié)變寬。這種情況下,只有極少數(shù)的載流子在反向電壓的作用下形成微弱的反向電流,這個電流通常非常小,可以忽略不計,二極管此時處于截止狀態(tài)。在實際應(yīng)用中,比如在一些防止電源反接的電路設(shè)計中,利用二極管的這種單向?qū)щ娦?,可以有效地保護電路中的其他元件不被反向電流損壞。二極管這種獨特的單向?qū)щ娞匦?,就像一個單向閥門,只允許電流在特定的方向流動,為電子電路的設(shè)計提供了極大的靈活性和功能性。
對二極管進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行測試,這種測試儀可以更精確地測量二極管的各項參數(shù),如正向特性、反向特性、擊穿電壓等。二極管在整流橋中組成橋式整流電路。
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)和工作機制使得通過它的電流基本不隨外加電壓的變化而改變。在一些對電流穩(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)動電路中,由于 LED 的發(fā)光亮度與通過的電流密切相關(guān),使用恒流二極管可為 LED 提供穩(wěn)定的驅(qū)動電流,確保 LED 發(fā)光亮度均勻、穩(wěn)定,避免因電流波動導(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的準確性和可靠性,在需要精確控制電流的電路中是不可或缺的器件。小信號二極管適用于微弱信號的檢波與開關(guān)。IKD06N60R貼片三極管
普通二極管反向電流極小,反向擊穿后若電流過大易長久損壞。STB4NB80 貼片三極管
二極管的制造工藝包括多個環(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。然后進行晶圓制造,將半導(dǎo)體晶體切割成薄片,在晶圓上通過擴散、離子注入等工藝形成 P - N 結(jié)。擴散工藝是將特定的雜質(zhì)原子擴散到半導(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,保護芯片并提供合適的引腳用于安裝。STB4NB80 貼片三極管