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二极管的工作原理,什么是二极管?

发布时间:2022-10-28 14:14人气:370

二极管是一种电子器件,具有两不对称电导的电极(故名“二极”),只允许电流由单一方向流过,所以最常应用其整流功能。

二极管具有阳极和阴极两个端子,电流只能往单一方向流动。

在半导体性能被发现后,半导体二极管成为了世界上第一种半导体器件。现如今的二极管大多是使用硅来生产,锗等其它半导体材料有时也会用到。目前最常见的结构是,一个半导体性能的结芯片通过PN结连接到两个电终端。

因为其顺向流通反向阻断的特点,二极管可以想成电子版的逆止阀。然而实际上,二极管并不会表现出如此完美的开关性,而是呈现出较为复杂的非线性电子特征——这是由特定类型的二极管技术决定的。一般来说,只有在正向超过障壁电压时,二极管才会工作(此状态被称为正向偏置)。一个正向偏置的二极管两端的电压降变化只与电流有一点关系,并且是温度的函数。因此这一特性可用于温度传感器或参考电压。

半导体二极管的非线性电流-电压特性,可以根据选择不同的半导体材料和掺杂不同的杂质从而形成杂质半导体来改变。特性改变后的二极管在使用上除了用做开关的方式之外,还有很多其他的功能,如:用来调节电压(齐纳二极管),限制高电压从而保护电路(雪崩二极管),无线电调谐(变容二极管),产生射频振荡(隧道二极管、耿氏二极管、IMPATT二极管)以及产生光(发光二极管)。

半导体二极管中,有利用P型和N型两种半导体接合面的PN结效应,也有利用金属与半导体接合产生的肖特基效应达到整流作用的类型。若是PN结型的二极管,在P型侧就是阳极,N型侧则是阴极。

二极管符号

二极管的符号如下所示。箭头指向正向偏置条件下常规电流的方向。这意味着阳极连接到 P 侧,阴极连接到 N 侧。

二极管类型

二极管的种类包括:

齐纳二极管(稳压二极管):利用在PN结加反向电压产生的雪崩击穿而产生稳定电压的二极管。

PN结二极管:是把P型半导体和N型半导体结合在一起的二极管。用硅或锗做材料。用于整流的时候,被设计成可以通过比较大的电流。另外,用于小信号时电流变小,被设计成可以在开/关间高速切换。

江崎二极管( 隧道二极管):江崎二极管拥有利用隧道效应的负阻抗区。多用于微波的波源。

变容二极管:在PN结施加反向电压时端口间的电容变化的二极管。容量根据空乏层扩大而变化。多用于收音机等电子调谐电路。

肖特基二极管:是利用金属和半导体接触时生成的肖特基势垒的二极管。上升电压低,因为一边的端口是金属,所以可以高速地开关。

光电二极管:光电二极管是将光信号变成电信号的半导体器件。PN结型光电二极管与其他类型的光探测器一样,在诸如光敏电阻、感光耦合元件(Charge-coupled Device, CCD)以及光电倍增管等设备中有着广泛应用。

PIN二极管:以削减电容为目的,是有介于P型半导体和N型半导体之间夹着本征半导体的构造的半导体。可以高速地开关。

激光二极管:激光二极管具有体积小、重量轻、耗电低、驱动电路简单、调制方便、耐机械冲击以及抗震动等优点,但它对过电流、过电压以及静电干扰极为敏感,因此,在使用时,要特别注意不要使其工作参数超过其最大允许值。

雪崩二极管:利用在PN结加反向电压产生的雪崩击穿而带有负阻抗区的二极管。多用于微波的波源。

发光二极管:发光二极管简称为LED。由含镓(Ga)、砷(As)、磷(P)、氮(N)等的化合物制成,它在照明领域应用广泛,在电路及仪器中作为指示灯。

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