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。二极管具有单向导电性,它只允许电流从正极流向负极。74AVCH1T45GM,132
整流、开关二极管主要参数:1)导通压降VFVF为二极管正向导通时二极管两端的压降,当通过二极管的电流越大,VF越大;当二极管温度越高时,VF越小。(2)反向饱和漏电流IR(Reversecurrent)指在二极管两端加入反向电压时,流过二极管的电流,该电流与半导体材料和温度有关。少子的漂移运动导致的,尽量选择该值小的二极管。(3)额定整流电流IF(Averageforwardcurrent)指二极管长期运行时,根据允许温升折算出来的平均电流值。这个是选取二极管电流的主要参数(4)**平均整流电流IO(RectifiedCurrent(Average),)在半波整流电路中,流过负载电阻的平均整流电流的**值。这个是整流电路比较看重的值。(5)**浪涌电流IFSM(PeakForwardSurgeCurren)允许流过的过量的正向电流。它不是正常电流,而是瞬间电流,这个值相当大。(6)**反向峰值电压VRM(Non-RepetitivePeakReverseVoltage)避免击穿所能加的**反向电压,这个电压是不重复的,是一个瞬态值。除了这个值外还有一个重复的反向峰值电压VRRM,这个值是等于直流下的**反向电压VR的。 PMN27UPH变容二极管用于电子调谐、频率变换等,是通信领域的好帮手。
二极管特性参数:反向特性外加反向电压不超过一定范围时,通过二极管的电流是少数载流子漂移运动所形成反向电流。由于反向电流很小,二极管处于截止状态。这个反向电流又称为反向饱和电流或漏电流,二极管的反向饱和电流受温度影响很大。[4]一般硅管的反向电流比锗管小得多,小功率硅管的反向饱和电流在nA数量级,小功率锗管在μA数量级。温度升高时,半导体受热激发,少数载流子数目增加,反向饱和电流也随之增加。[4]击穿特性外加反向电压超过某一数值时,反向电流会突然增大,这种现象称为电击穿。引起电击穿的临界电压称为二极管反向击穿电压。电击穿时二极管失去单向导电性。如果二极管没有因电击穿而引起过热,则单向导电性不一定会被**破坏,在撤除外加电压后,其性能仍可恢复,否则二极管就损坏了。因而使用时应避免二极管外加的反向电压过高。[5]反向击穿按机理分为齐纳击穿和雪崩击穿两种情况。在高掺杂浓度的情况下,因势垒区宽度很小,反向电压较大时,破坏了势垒区内共价键结构,使价电子脱离共价键束缚,产生电子-空穴对,致使电流急剧增大,这种击穿称为齐纳击穿。如果掺杂浓度较低,势垒区宽度较宽,不容易产生齐纳击穿。[5]另一种击穿为雪崩击穿。
二极管的工作原理的理解,对于电子爱好者来说至关重要。它的重要结构包括P型半导体和N型半导体,二者之间形成一个PN结。在PN结中,由于两种半导体的特性差异,会产生一个电场,这个电场会阻止电流的自由流动。然而,当在二极管两端施加足够大的正向电压时,电场被克服,电流得以通过;而施加反向电压时,电场加强,电流几乎无法通过。这种特性使得二极管在电路中能够起到限流、稳压的作用,保护其他元件免受电流过大的损害。随着科技的不断发展,二极管的应用领域也在不断拓宽。从一开始的收音机、电视机等家电产品,到如今的计算机、手机等高科技产品,都离不开二极管的身影。同时,随着新材料、新工艺的不断涌现,二极管的性能也在不断提升。例如,某些特殊类型的二极管具有更高的开关速度、更低的功耗、更好的稳定性等特点,为电子设备的性能提升提供了有力支持。二极管是电子电路的重要元件,具有单向导电性,应用普遍。
用来表示二极管的性能好坏和适用范围的技术指标,称为二极管的参数。不同类型的二极管有不同的特性参数。二极管主要参数:是指二极管长期连续工作时,允许通过的**正向平均电流值,其值与PN结面积及外部散热条件等有关。因为电流通过管子时会使管芯发热,温度上升,温度超过容许限度(硅管为141左右,锗管为90左右)时,就会使管芯过热而损坏。所以在规定散热条件下,二极管使用中不要超过二极管**整流电流值。例如,常用的IN4001-4007型锗二极管的额定正向工作电流为1A。加在二极管两端的反向电压高到一定值时,会将管子击穿,失去单向导电能力。为了保证使用安全,规定了最高反向工作电压值。例如,IN4001二极管反向耐压为50V,IN4007反向耐压为1000V。 发光二极管不仅用于照明,还常用于指示和显示。1N4738A
二极管具有快速响应的特点,使得它在高频电路和信号处理中表现出色。74AVCH1T45GM,132
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。74AVCH1T45GM,132