早期二極管

　　早期的二極管包括“貓須晶體”和真空管(熱離子閥)。

　　1904年，英國物理學家弗萊明根據(jù)“愛迪生效應”發(fā)明了世界上唯一的電子二極管——真空電子二極管。它依靠陰極向陽極發(fā)射電子來實現(xiàn)導電。

　　電源的正負極不能導電。它是一種可以單向傳導電流的電子設備。早期的電子二極管存在體積大、需要預熱、功耗高、易壞等問題，這促使了晶體二極管的發(fā)明。

　　晶體管二極管

　　也稱為半導體二極管。1947年，美國人發(fā)明了。半導體二極管內部有一個PN結和兩個端子。

　　該電子器件根據(jù)施加電壓的方向具有單向電流的導電性?，F(xiàn)在，大多數(shù)普通二極管使用半導體材料，如硅或鍺。

　　晶體二極管結構

　　晶體二極管是PN結，關于PN結首先要理解三個概念。

　　本征半導體:指不含任何摻雜元素的半導體，如純硅片或純鍺片。

　　p型半導體:摻雜雜質電價較低的半導體，如本征半導體中Si(4+)中摻雜Al(3+)的半導體。

　　n型半導體:摻雜雜質電價較低的半導體，如本征半導體中硅Si(4+)中摻雜磷P(5+)的半導體。

　　當P型半導體和N型半導體接觸時，產生獨特的PN結界面，界面兩側形成空間電荷層，形成自建電場。

　　當外加電壓等于零時，由于PN結兩側載流子的濃度差，自建電場引起的擴散電流和漂移電流相等，也是正常的PN結。

　　PN結結構，加上引線或引腳，形成單向導電二極管。

　　當施加的電壓方向從P極指向N極時，它被接通。

　　晶體二極管的分類

　　晶體二極管可以根據(jù)不同的材料和PN結結構進行分類。

　　點接觸二極管

　　點接觸二極管是通過在由鍺或硅制成的單個晶片上按壓金屬引腳，然后通過電流方法形成的。

　　其PN結靜電容量小，適用于高頻電路。因為結構簡單，所以便宜。對于小信號的檢測、整流、調制、混頻和限幅等一般用途，它是一種廣泛使用的類型。點接觸二極管與結型二極管相比，正反向特性較差，不能用于大電流和整流。

　　制造工藝:細鋁線一端接陽極引線，另一端壓在摻雜N型半導體上。施加電壓后，細鋁線在接觸點熔化，并滲入熔化部分。這樣接觸點實際上是P型半導體，附著在N型半導體上形成PN結。

　　面結型二極管

　　表面接觸二極管的“PN結”面積大，允許大電流(從幾安培到幾十安培)通過，主要用于將交流電轉換成直流電的“整流”電路中。表面接觸晶體二極管更適合大電流開關。

　　平面二極管

　　平面二極管是一種特殊的硅二極管，因半導體表面制成平面而得名。起初所用的半導體材料是用外延法形成的，所以平面型也叫外延平面型。

　　在單個半導體晶片(主要是N型硅單晶晶片)上，擴散P型雜質，并且通過利用硅晶片表面上的氧化膜的屏蔽效應，只有它們的一部分選擇性地擴散在N型硅單晶晶片上。由于PN結表面被氧化膜覆蓋，穩(wěn)定性好，使用壽命長。

　　它不僅能通過大電流，而且性能穩(wěn)定可靠，多用于開關、脈沖和高頻電路中。

　　晶體二極管的主要特性

　　二極管的伏安特性曲線如下:

　　當外加電壓Uw的方向為P→N時，Uw大于起始電壓，二極管導通。

　　當外加電壓Uw為N→P時，Uw大于反向擊穿電壓，二極管擊穿。

　　晶體二極管的性能參數(shù)

　　整流電流Idm:二極管連續(xù)工作所允許的正向電流；如果電流過大，二極管會因過熱而燒壞；大電流整流器可以配散熱片。

　　反向電壓Urm:Urm一般小于反向擊穿電壓，規(guī)格以Urm為準，有余量；過壓很容易損壞二極管。

　　反向飽和電流為:二極管加反向電壓時的電流值；反向擊穿前變化不大；是會隨著溫度的升高而增加的。一般在室溫下，硅管為1μA，鍺管= 30 ~ 300 μ a..

　　工作頻率Fm:指二極管能保持良好工作特性的工作頻率。

　　不同用途二極管的差異

　　整流二極管

　　大多數(shù)二極管的電流方向性通常被稱為“整流”功能。

　　將交流電能轉換成DC電能。

　　表面接觸結構大多由硅材料制成，可以承受更大的正向電流和更高的反向電壓。性能穩(wěn)定，但結電容較大，不適合工作在高頻電路中，不能用作檢波管。有金屬和塑料封裝。

　　檢波器二極管

　　檢波二極管用于檢測疊加在高頻載波上的低頻信號，具有較高的檢測效率和良好的頻率特性。

　　鍺材料是點接觸型，工作頻率可達400MHz，正向壓降小，結電容小，探測效率高，頻率特性好，所以是2AP型。

　　用于檢測的二極管，如點觸式，不僅可用于檢測，還可用于限幅、削波、調制、混頻和開關電路。還有兩個一致性良好的二極管組件用于FM檢測。

　　為了獲得良好的高頻特性，常采用玻璃封裝或陶瓷外殼封裝。

　　開關二極管

　　關斷二極管是一種半導體二極管，是專門為電路中的“開”和“關”而設計制造的。從導通到截止或從截止到導通所需的時間比普通二極管要少。

　　開關二極管的勢壘電容一般很小，相當于阻斷了勢壘電容，達到了在高頻下保持良好的單向導通的效果。

　　二極管從關斷(高阻態(tài))切換到導通(低阻態(tài))的時間稱為導通時間；從開到關的時間稱為反向恢復時間；這兩個時間之和稱為切換時間。一般反向恢復時間比導通時間長，所以開關二極管的使用參數(shù)中只給出反向恢復時間。開關二極管的開關速度相當快，比如硅開關二極管的反向恢復時間只有幾納秒，甚至鍺開關二極管也只有幾百納秒。

　　開關二極管具有開關速度快、體積小、壽命長、可靠性高等特點，廣泛應用于電子設備的開關電路、檢測電路、高頻和脈沖整流電路以及自動控制電路中。

　　電壓調節(jié)二極管

　　齊納二極管是指具有穩(wěn)壓功能的二極管，利用PN結的反向擊穿狀態(tài)，利用其電流可以大范圍變化而電壓基本不變的現(xiàn)象制成。

　　齊納二極管伏安特性曲線的正向特性與普通二極管相似，反向特性是當反向電壓低于反向擊穿電壓時，反向電阻很大，反向漏電流很小。但當反向電壓接近反向電壓的臨界值時，反向電流突然增大，這種現(xiàn)象稱為擊穿。

　　變容二極管

　　變容二極管也稱為“可變電抗二極管”。材料多為硅或砷化鎵單晶，采用外延技術。

　　它是利用PN結電容(勢壘電容)與其反向偏置電壓Vr的依賴關系和原理制成的二極管，其結構示意圖如下。

　　變容二極管的作用是利用PN結間電容可變的原理作為半導體器件，可用作高頻調諧、通信等電路中的可變電容。

　　變容二極管屬于反向偏置二極管，通過改變其PN結上的反向偏置電壓，可以改變PN結的電容。反向偏置越高，結電容越小，反向偏置與結電容的關系是非線性的。

　　變容二極管的電容值和反向偏置值的關系圖；

　　反向偏壓的增加導致電容的減??；

　　反向偏置電壓降低，導致電容增加；

　　反向偏置電壓越大，結電容越小。

　　發(fā)光二極管

　　發(fā)光二極管簡稱led。由含有鎵(Ga)、砷(As)、磷(P)、氮(N)等的化合物制成。

　　當電子與空穴復合時，可以發(fā)出可見光，因此可以用來制作發(fā)光二極管。砷化鎵二極管發(fā)出紅光，磷化鎵二極管發(fā)出綠光，碳化硅二極管發(fā)出黃光，氮化鎵二極管發(fā)出藍光。因其化學性質，分為有機發(fā)光二極管有機發(fā)光二極管和無機發(fā)光二極管LED。

　　阻尼二極管

　　阻尼二極管類似于高頻高壓整流二極管，特點是壓降更低，工作頻率更高，能承受更高的反向擊穿電壓和更高的峰值電流。

　　阻尼二極管在電視機中主要用作阻尼二極管、升壓整流二極管或大電流開關二極管。