二極管,這個(gè)看似微小的電子元件,卻在電子世界中扮演著不可或缺的角色。它是半導(dǎo)體器件中的一種,具有單向?qū)щ娦?,即電流只能從其一端流向另一端,而不能反向流?dòng)。這種特性使得二極管在電路中起到了整流、開(kāi)關(guān)、放大等多種作用。在整流電路中,二極管可以將交流電轉(zhuǎn)換為直流電,為電子設(shè)備提供穩(wěn)定的電源;在開(kāi)關(guān)電路中,它可以通過(guò)控制電流的通斷來(lái)實(shí)現(xiàn)電路的邏輯功能;而在放大電路中,二極管則能夠放大微弱的信號(hào),使得信息得以遠(yuǎn)距離傳輸。在數(shù)字電路中,二極管常被用作邏輯門的基本組件,實(shí)現(xiàn)信號(hào)的邏輯運(yùn)算。BYR29F-600
二極管的作用:整流器:二極管可用作整流器,將交流電信號(hào)轉(zhuǎn)換為直流電信號(hào)。通過(guò)只允許電流在一個(gè)方向上流動(dòng),二極管可以將交流信號(hào)的負(fù)半周截去,使電流只在正半周通過(guò),從而實(shí)現(xiàn)整流。信號(hào)檢測(cè):二極管可以用作信號(hào)檢測(cè)器。在無(wú)線電和通信系統(tǒng)中,二極管通過(guò)將電流只允許在一個(gè)方向上流動(dòng)來(lái)檢測(cè)和提取調(diào)制信號(hào)。電壓調(diào)節(jié)器:二極管可以用于電壓調(diào)節(jié)器電路,保護(hù)電路免受過(guò)高電壓的影響。例如,鍺二極管和硅二極管被用作穩(wěn)壓二極管,以提供穩(wěn)定的電壓輸出。電流保護(hù):二極管可以用于電流保護(hù)電路。在電路中,當(dāng)電流超過(guò)二極管的額定值時(shí),二極管會(huì)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài),將多余的電流引流,從而保護(hù)其他電子元件免受損害。光電轉(zhuǎn)換:光二極管(光電二極管)可以將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。當(dāng)光照射到光二極管時(shí),產(chǎn)生的光電流可以用于感應(yīng)和測(cè)量光的強(qiáng)度、光電轉(zhuǎn)換等應(yīng)用。邏輯門:二極管可以用于構(gòu)建數(shù)字邏輯門電路,如與門、或門、非門等。通過(guò)控制二極管的導(dǎo)通和截止?fàn)顟B(tài),實(shí)現(xiàn)邏輯功能的實(shí)現(xiàn)。溫度測(cè)量:某些特殊類型的二極管,如熱敏二極管,其電阻值隨溫度的變化而變化。這種特性可用于溫度測(cè)量和溫度補(bǔ)償應(yīng)用。以上是二極管的一些常見(jiàn)作用和應(yīng)用。 STB10NK60Z-1隨著科技的發(fā)展,新型二極管如肖特基二極管等不斷涌現(xiàn),為電子設(shè)備性能的提升提供了更多可能。
二極管就是由一個(gè)PN結(jié)加上相應(yīng)的電極引線及管殼封裝而成的。采用不同的摻雜工藝,通過(guò)擴(kuò)散作用,將P型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)體制作在同一塊半導(dǎo)體(通常是硅或鍺)基片上,在它們的交界面就形成空間電荷區(qū)稱為PN結(jié)由P區(qū)引出的電極稱為陽(yáng)極,N區(qū)引出的電極稱為陰極。因?yàn)镻N結(jié)的單向?qū)щ娦裕O管導(dǎo)通時(shí)電流方向是由陽(yáng)極通過(guò)管子內(nèi)部流向陰極。二極管的電路符號(hào)如圖1所示。二極管有兩個(gè)電極,由P區(qū)引出的電極是正極,又叫陽(yáng)極;由N區(qū)引出的電極是負(fù)極,又叫陰極。三角箭頭方向表示正向電流的方向,二極管的文字符號(hào)用VD表示。二極管的主要原理就是利用PN結(jié)的單向?qū)щ娦裕赑N結(jié)上加上引線和封裝就成了一個(gè)二極管。晶體二極管為一個(gè)由P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體形成的PN結(jié),在其界面處兩側(cè)形成空間電荷層,并建有自建電場(chǎng)。當(dāng)不存在外加電壓時(shí),由于PN結(jié)兩邊載流子濃度差引起的擴(kuò)散電流和自建電場(chǎng)引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)。[5]當(dāng)外界有正向電壓偏置時(shí),外界電場(chǎng)和自建電場(chǎng)的互相抑消作用使載流子的擴(kuò)散電流增加引起了正向電流。當(dāng)外界有反向電壓偏置時(shí),外界電場(chǎng)和自建電場(chǎng)進(jìn)一步加強(qiáng),形成在一定反向電壓范圍內(nèi)與反向偏置電壓值無(wú)關(guān)的反向飽和電流。
二極管在電子電路的作用有:限幅:二極管正向?qū)ê?,其正向壓降基本保持不變(硅管?.7V,鍺管為0.3V)。利用這一特性,二極管可以作為限幅元件,在電路中把信號(hào)幅度限制在一定范圍內(nèi),保護(hù)后續(xù)電路免受過(guò)大信號(hào)的損害。續(xù)流:在開(kāi)關(guān)電源的電感中和繼電器等感性負(fù)載中,二極管可以起到續(xù)流的作用,保證電路的穩(wěn)定工作。在感性負(fù)載中,當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí),由于電感的作用,電流不會(huì)立即消失,此時(shí)二極管可以提供一個(gè)通路,使得電流逐漸減小,防止電感產(chǎn)生過(guò)高的反電動(dòng)勢(shì)。檢波:在收音機(jī)中,二極管起到檢波的作用,將無(wú)線電信號(hào)轉(zhuǎn)換為音頻信號(hào)。檢波是收音機(jī)接收信號(hào)的重要步驟,使得人們可以聽(tīng)到廣播內(nèi)容。當(dāng)二極管的正極接高電位,負(fù)極接低電位時(shí),二極管處于導(dǎo)通狀態(tài)。
二極管PN結(jié)單向?qū)щ娦裕涸赑N結(jié)外加正向電壓V,在這個(gè)外加電場(chǎng)的作用下,PN結(jié)的平衡狀態(tài)被打破,P區(qū)中的空穴和N區(qū)的電子都往PN結(jié)方向移動(dòng),空穴和PN結(jié)P區(qū)的負(fù)離子中和,電子和PN結(jié)N區(qū)的正離子中和,這樣就使PN結(jié)變窄。隨著外加電場(chǎng)的增加,擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)進(jìn)一步增強(qiáng),漂移運(yùn)動(dòng)減弱。當(dāng)外加電壓超過(guò)門檻電壓,PN結(jié)相當(dāng)于一個(gè)阻值很小的電阻,也就是PN結(jié)導(dǎo)通。主要分類:點(diǎn)接觸型二極管點(diǎn)接觸型二極管的PN結(jié)接觸面積小,不能通過(guò)較大的正向電流和承受較高的反向電壓,但它的高頻性能好,適宜在高頻檢波電路和開(kāi)關(guān)電路中使用[5]。面接觸型二極管面接觸型二極管的PN結(jié)接觸面積大,可以通過(guò)較大的電流,也能承受較高的反向電壓,適宜在整流電路中使用[5]。平面型二極管平面型二極管在脈沖數(shù)字電路中作開(kāi)關(guān)管使用時(shí)PN結(jié)面積小,用于大功率整流時(shí)PN結(jié)面積較大[5]。穩(wěn)壓管穩(wěn)壓管是一種特殊的面接觸型半導(dǎo)體硅二極管,具有穩(wěn)定電壓的作用。穩(wěn)壓管與普通二極管的主要區(qū)別在于,穩(wěn)壓管是工作在PN結(jié)的反向擊穿狀態(tài)。通過(guò)在制造過(guò)程中的工藝措施和使用時(shí)限制反向電流的大小,能保證穩(wěn)壓管在反向擊穿狀態(tài)下不會(huì)因過(guò)熱而損壞。穩(wěn)壓管與一般二極管不一樣,它的反向擊穿是可逆的。 二極管雖小,但它在現(xiàn)代電子設(shè)備中發(fā)揮著巨大作用。BAW56W
檢波二極管可從高頻信號(hào)中檢出有用信號(hào),功能強(qiáng)大。BYR29F-600
反向電流是指二極管在常溫(25℃)和**反向電壓作用下,*過(guò)二極管的反向電流。反向電流越小,管子的單方向?qū)щ娦阅茉胶谩V档米⒁獾氖欠聪螂娏髋c溫度有著密切的關(guān)系,大約溫度每升高10℃,反向電流增大一倍。例如2AP1型鍺二極管,在25℃時(shí)反向電流若為250uA,溫度升高到35℃,反向電流將上升到500uA,依此類推,在75℃時(shí),它的反向電流已達(dá)8mA,不*失去了單方向?qū)щ娞匦?,還會(huì)使管子過(guò)熱而損壞。又如,2CP10型硅二極管,25℃時(shí)反向電流*為5uA,溫度升高到75℃時(shí),反向電流也不過(guò)160uA。故硅二極管比鍺二極管在高溫下具有較好的穩(wěn)定性。二極管特性曲線靜態(tài)工作點(diǎn)Q附近電壓的變化與相應(yīng)電流的變化量之比。Fm是二極管工作的上限頻率。因二極管與PN結(jié)一樣,其結(jié)電容由勢(shì)壘電容組成。所以Fm的值主要取決于PN結(jié)結(jié)電容的大小。若是超過(guò)此值。則單向?qū)щ娦詫⑹苡绊?。αuz指溫度每升高一攝氏度時(shí)的穩(wěn)定電壓的相對(duì)變化量。 BYR29F-600