雙向觸發(fā)二極管是一種具有對(duì)稱結(jié)構(gòu)的二極管,無(wú)論其兩端加正向電壓還是反向電壓,當(dāng)電壓達(dá)到一定值(轉(zhuǎn)折電壓)時(shí),二極管都會(huì)導(dǎo)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(diào)光電路中,通過控制雙向觸發(fā)二極管的導(dǎo)通時(shí)刻,進(jìn)而控制晶閘管的導(dǎo)通角,實(shí)現(xiàn)對(duì)交流電壓的調(diào)節(jié),從而達(dá)到調(diào)節(jié)燈光亮度的目的。在一些電機(jī)調(diào)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(shí)刻,實(shí)現(xiàn)對(duì)電路功率的調(diào)節(jié)和設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行,是實(shí)現(xiàn)電路靈活控制的重要器件之一??旎謴?fù)二極管具有極短的反向恢復(fù)時(shí)間,在開關(guān)電源中快速切換電流方向,提升電源轉(zhuǎn)換效率。BUJ303B
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。STP6NK70Z二極管在電路中常用于整流、檢波和穩(wěn)壓。
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(chǎng)景的形態(tài),其性能與制造工藝的精度密切相關(guān)。
整流橋堆是將多個(gè)二極管按照一定的電路連接方式組合在一起,實(shí)現(xiàn)交流電到直流電的全波整流功能。常見的整流橋堆有由四個(gè)二極管組成的單相全波整流橋和由六個(gè)二極管組成的三相全波整流橋。以單相全波整流橋?yàn)槔?,在交流電的正半周,兩個(gè)二極管導(dǎo)通,電流按一定路徑流過負(fù)載;在負(fù)半周,另外兩個(gè)二極管導(dǎo)通,電流方向不變,持續(xù)流過負(fù)載,從而將交流電轉(zhuǎn)換為較平滑的直流電。在各種電子設(shè)備的電源電路中,整流橋堆廣泛應(yīng)用,為設(shè)備提供穩(wěn)定的直流電源,相較于單個(gè)二極管組成的整流電路,整流橋堆具有更高的整流效率和更穩(wěn)定的輸出特性,滿足了電子設(shè)備對(duì)電源質(zhì)量的要求。二極管的溫度特性會(huì)影響導(dǎo)通電壓,溫度升高時(shí)正向壓降通常會(huì)減小。
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)。整流二極管可將交流電轉(zhuǎn)為直流電,普遍用于電源適配器、充電器等設(shè)備。PSMN009-100P
小信號(hào)二極管適用于微弱信號(hào)的檢波與開關(guān)。BUJ303B
隨著人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、量子計(jì)算等新興技術(shù)的快速發(fā)展,二極管有望在這些領(lǐng)域展現(xiàn)新的應(yīng)用潛力。在人工智能的邊緣計(jì)算設(shè)備中,低功耗、高性能的二極管可用于信號(hào)處理和數(shù)據(jù)傳輸,為設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)算提供支持。在物聯(lián)網(wǎng)的傳感器節(jié)點(diǎn)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(guān)鍵元件,實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、磁場(chǎng)、壓力等多種物理量的精確監(jiān)測(cè)。在量子計(jì)算領(lǐng)域,二極管可能在量子比特的控制和量子信號(hào)的處理方面發(fā)揮作用,盡管目前相關(guān)研究尚處于探索階段,但二極管憑借其獨(dú)特的電學(xué)特性,有望為新興技術(shù)的突破和發(fā)展貢獻(xiàn)力量,開啟電子器件應(yīng)用的新篇章。BUJ303B