二极管是用半导体材料(硅、硒、锗等)制成的一种电子器件[1]。二极管有两个电极,正极,又叫阳极;负极,又叫阴极,给二极管两极间加上正向电压时,二极管导通,加上反向电压时,二极管截止。二极管的导通和截止,则相当于开关的接通与断开[2]。二极管具有单向导电性能,导通时电流方向是由阳极通过管子流向阴极。二极管是*早诞生的半导体器件之一,其应用非常**。特别是在各种电子电路中,利用二极管和电阻、电容、电感等元器件进行合理的连接,构成不同功能的电路,可以实现对交流电整流、对调制信号检波、限幅和钳位以及对电源电压的稳压等多种功能[3]。无论是在常见的收音机电路还是在其他的家用电器产品或工业控制电路中,都可以找到二极管的踪迹。 二极管具有单向导电性,它只允许电流从正极流向负极。IPA65R190C6
二极管导通时相当于开关闭合(电路接通),截止时相当于开关打开(电路切断),所以二极管可作开关用,常用型号为1N4148。由于半导体二极管具有单向导电的特性,在正偏压下PN结导通,在导通状态下的电阻很小,约为几十至几百欧;在反向偏压下,则呈截止状态,其电阻很大,一般硅二极管在10ΜΩ以上。高频条件下,二极管的势垒电容表现出来极低的阻抗,并且与二极管并联。当这个势垒电容本身容值达到一定程度时,就会严重影响二极管的开关性能。极端条件下会把二极管短路,高频电流不再通过二极管,而是直接绕路势垒电容通过,二极管就失效了。而开关二极管的势垒电容一般极小,这就相当于堵住了势垒电容这条路,达到了在高频条件下还可以保持好的单向导电性的效果。 1SS400T1G二极管稳流二极管二极管的正向电阻远小于反向电阻,这是其单向导电性的基础。
二极管的基本原理:二极管是一种基本的电子元件,其重要特性是单向导电性。它由半导体材料制成,通常是硅或锗,内部有一个PN结。当正向偏置时,即P区接正极、N区接负极,二极管导通,电流可以顺畅通过;而反向偏置时,二极管截止,几乎不导电。这种特性使得二极管在整流、检波、稳压等电路中发挥着重要作用。二极管的历史发展:二极管的发明是电子学发展史上的重要里程碑。早期的二极管采用矿石晶体或金属触点,性能不稳定。随着半导体材料的发现和研究,硅和锗等半导体二极管逐渐取代了早期产品。现代二极管制造工艺先进,体积小、性能稳定,已成为电子设备中不可或缺的元件。
常见的二极管接法解析:正向偏置:将二极管的正极连接到正电源,负极连接到负电源。这样可以使得二极管正向导通,电流从正极流向负极。这种接法常用于整流器、开关和放大电路等应用。反向偏置:将二极管的正极连接到负电源,负极连接到正电源。这样可以使得二极管反向截止,电流通过二极管非常小或不流动。这种接法常用于保护电路和电压级联等应用。反向放大:将二极管的正极连接到信号源,负极连接到负电源。这样可以使得二极管在正向截止和反向导通之间切换,实现信号的放大。这种接法常用于放大电路和射频应用。但是我们在接线的过程中还需要注意的是,实际应用中二极管的**额定电流、**额定反向电压和工作温度等参数,以确保二极管能够正常工作并不受损坏。此外,还需要注意保护二极管免受过电流和过压的损害,可以采用限流电阻和反向并联二极管等方法进行保护。二极管的工作原理基于PN结的半导体特性,涉及复杂的物理过程。
要理解二极管的工作原理,必须从二极管的结构说起。晶体二极管是一个由p型半导体和n型半导体烧结形成的p-n结界面。在其界面的两侧形成空间电荷层,构成自建电场。当外加电压等于零时,由于p-n结两边载流子的浓度差引起扩散电流和由自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。当外界有正向电压偏置时,外界电场和自建电场的互相抑消作用使载流子的扩散电流增加引起了正向电流。当外界有反向电压偏置时,外界电场和自建电场进一步加强,形成在一定反向电压范围内与反向偏置电压值无关的反向饱和电流。随着技术的进步,二极管的性能不断提升,为电子设备的发展提供了有力支持。BTS121A贴片SMD
二极管通过控制电流的通断,实现了电子设备中的信号处理和逻辑运算。IPA65R190C6
二极管主要应用:变容电路在变容电路中常用变容二极管来实现电路的自动频率控制、调谐、调频以及扫描振荡等。[6]工业产品应用经过多年来科学家们不懈努力,半导体二极管发光的应用已逐步得到推广,发光二极管广泛应用于各种电子产品的指示灯、光纤通信用光源、各种仪表的指示器以及照明。发光二极管的很多特性是普通发光器件所无法比拟的,主要具有特点有:安全、高效率、环保、寿命长、响应快、体积小、结构牢固。因此,发光二极管是一种符合绿色照明要求的光源。[6]发光二极管在很多领域得到普遍应用,下面介绍几点其主要应用:(1)电子用品中的应用发光二极管在电子用品中一般用作屏背光源或作显示、照明应用。从大型的液晶电视、电脑显示屏到媒体播放器MP3、MP4以及手机等的显示屏都将发光二极管用作屏背光源。[6](2)汽车以及大型机械中的应用发光二极管在汽车以及大型机械中得到广泛应用。汽车以及大型机械设备中的方向灯、车内照明、机械设备仪表照明、大前灯、转向灯、刹车灯、尾灯等都运用了发光二极管。主要是因为发光二极管的响应快、使用寿命长(一般发光二极管的寿命比汽车以及大型机械寿命长)。IPA65R190C6