二极管,作为电子学中的基础元件,承载着电流单向导通的重要功能。它的内部结构由P型半导体和N型半导体紧密结合而成,形成了一个PN结。这个PN结是二极管工作的重要部分,它决定了电流只能从一个方向流过。二极管,这个在电子世界中不可或缺的元件,就像一位沉默的守护者,默默地在电路中发挥着关键作用。它的结构简单,却拥有非凡的功能,能够控制电流的流向,实现电路的开关操作。当二极管正向偏置时,它就像一个打开的闸门,允许电流顺利通过;而当反向偏置时,它则紧闭门户,阻止电流的流动。这种特性使得二极管在整流、检波、放大等多种电路中都有广泛的应用。二极管的价格相对低廉,这使得它在电子制造业中得到了广泛应用。STB18NM60N
二极管PN结形成原理:P型半导体是在本征半导体(一种完全纯净的、结构完整的半导体晶体)掺入少量三价元素杂质,如硼等。因硼原子只有三个价电子,它与周围的硅原子形成共价键,因缺少一个电子,在晶体中便产生一个空位,当相邻共价键上的电子获得能量时就有可能填补这个空位,使硼原子成了不能移动的负离子,而原来的硅原子的共价键则因缺少一个电子,形成了空穴,但整个半导体仍呈中性。这种P型半导体中以空穴导电为主,空穴为多数载流子,自由电子为少数载流子。[6]N型半导体形成的原理和P型原理相似。在本征半导体中掺入五价原子,如磷等。掺入后,它与硅原子形成共价键,产生了自由电子。在N型半导体中,电子为多数载流子,空穴为少数载流子。[6]因此,在本征半导体的两个不同区域掺入三价和五价杂质元素,便形成了P型区和N型区,根据N型半导体和P型半导体的特性,可知在它们的交界处就出现了电子和空穴的浓度差异,电子和空穴都要从浓度高的区域向浓度低的区域扩散,它们的扩散使原来交界处的电中性被破坏。 BAT120A,115 整流器件二极管结构简单,制造成本低,因此广泛应用于各种电子设备中。
二极管主要应用:电子电路应用几乎在所有的电子电路中,都要用到半导体二极管。半导体二极管在电路中的使用能够起到保护电路,延长电路寿命等作用。半导体二极管的发展,使得集成电路更加优化,在各个领域都起到了积极的作用。二极管在集成电路中的作用很多,维持着集成电路正常工作。下面简要介绍二极管在以下四种电路中的作用。[6](1)开关电路在数字、集成电路中利用二极管的单向导电性实现电路的导通或断开,这一技术已经得到广泛应用。开关二极管可以很好的保护的电路,防止电路因为短路等问题而被烧坏,也可实现传统开关的功能。开关二极管还有一个特性就是开关的速度很快。这是传统开关所无法比拟的。[6](2)限幅电路在电子电路中,常用限幅电路对各种信号进行处理。它是用来让信号在预置的电平范围内,有选择地传输一部分信号。大多数二极管都可作为限幅使用,但有些时候需要用到**限幅二极管,如保护仪表时。[6](3)稳压电路在稳压电路中通常需要使用齐纳二极管,它是一种利用特殊工艺制造的面结型硅把半导体二极管,这种特殊二极管杂质浓度比较高,空间电荷区内的电荷密度大,容易形成强电场。当齐纳二极管两端反向电压加到某一值,反向电流急增,产生反向击穿。
随着科技的飞速发展,半导体技术已经深入到我们生活的方方面面,其中二极管作为一开始诞生的半导体器件之一,扮演着举足轻重的角色。它的应用范围普遍,无论是在各种电子电路中,还是在日常的收音机、家用电器和工业控制电路中,都可以找到它的踪迹。二极管是一种由半导体材料(如硅、硒、锗等)制成的电子器件,具有两个电极,正极和负极。当在二极管的两极间加上正向电压时,二极管导通,电流可以从阳极流向阴极;而在加上反向电压时,二极管截止,电流无法通过。这一特性使得二极管在电路中可以起到开关的作用,控制电流的通断。随着科技的发展,新型二极管如肖特基二极管等不断涌现,为电子设备性能的提升提供了更多可能。
二极管PN结单向导电性:在PN结外加正向电压V,在这个外加电场的作用下,PN结的平衡状态被打破,P区中的空穴和N区的电子都往PN结方向移动,空穴和PN结P区的负离子中和,电子和PN结N区的正离子中和,这样就使PN结变窄。随着外加电场的增加,扩散运动进一步增强,漂移运动减弱。当外加电压超过门槛电压,PN结相当于一个阻值很小的电阻,也就是PN结导通。主要分类:点接触型二极管点接触型二极管的PN结接触面积小,不能通过较大的正向电流和承受较高的反向电压,但它的高频性能好,适宜在高频检波电路和开关电路中使用[5]。面接触型二极管面接触型二极管的PN结接触面积大,可以通过较大的电流,也能承受较高的反向电压,适宜在整流电路中使用[5]。平面型二极管平面型二极管在脉冲数字电路中作开关管使用时PN结面积小,用于大功率整流时PN结面积较大[5]。稳压管稳压管是一种特殊的面接触型半导体硅二极管,具有稳定电压的作用。稳压管与普通二极管的主要区别在于,稳压管是工作在PN结的反向击穿状态。通过在制造过程中的工艺措施和使用时限制反向电流的大小,能保证稳压管在反向击穿状态下不会因过热而损坏。稳压管与一般二极管不一样,它的反向击穿是可逆的。 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。IPB100N06S3-04MOS(场效应管)
二极管的正向电压降是评价其性能的重要指标之一。STB18NM60N
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。STB18NM60N