1904 年,英国物理学家弗莱明为解决马可尼无线电报的信号稳定性问题,发明首只电子二极管 “热离子阀”。这一玻璃真空管内,加热的阴极发射电子,经阳极电场筛选后形成单向电流,虽效率低下( 5%)且体积庞大(长 15 厘米),却标志着人类掌握电流单向控制的重要技术。1920 年代,美国科学家皮卡德发现方铅矿晶体的整流特性,催生 “猫须探测器”—— 通过细金属丝与矿石接触形成 PN 结,虽需手动调整触丝位置(精度达 0.1mm),却让收音机成本从数百美元降至十美元,成为大众消费品。开关二极管能在导通与截止状态间迅速切换,如同电路中的高速开关,控制信号快速传输。青浦区TVS瞬态抑制二极管有哪些
PN 结是二极管的结构,其单向导电性源于载流子的扩散与漂移运动。当 P 型(空穴多)与 N 型(电子多)半导体结合时,交界处形成内建电场(约 0.7V 硅材料),阻止载流子进一步扩散。正向导通时(P 接正、N 接负),外电场削弱内建电场,空穴与电子大量穿越结区,形成低阻通路,硅管正向压降约 0.7V,电流与电压呈指数关系(I=I S(e V/V T−1),VT≈26mV)。反向截止时(P 接负、N 接正),外电场增强内建电场,少数载流子(P 区电子、N 区空穴)形成漏电流(硅管<1μA),直至反向电压达击穿阈值(如 1N4007 耐压 1000V)。此特性使 PN 结成为整流、开关等应用的基础,例如 1N4148 开关二极管利用 PN 结电容充放电,实现 4ns 级快速切换。四川MOSFET场效应管二极管联系方式锗二极管具有较低的正向导通电压,在一些对导通电压要求严苛的电路中表现出色。
1970 年代,硅整流二极管(如 1N5408)替代机械式触点,用于汽车发电机整流 —— 其 100V 反向耐压和 30A 平均电流,使发电效率从 60% 提升至 85%,同时将故障间隔里程从 5000 公里延长至 5 万公里。1990 年代,快恢复二极管(FRD)凭借 50ns 反向恢复时间,适配车载逆变器的 20kHz 开关频率,在 ABS 防抱死系统中实现微秒级电流控制,制动距离缩短 15%。2010 年后,车规级肖特基二极管(AEC-Q101 认证)成为电动车重要:在 OBC 充电机中,其 0.4V 正向压降使充电速度提升 30%,而反向漏电流<10μA 保障电池组安全。 2023 年,碳化硅二极管开启 800V 高压平台时代:耐温 175℃的 SiC 二极管集成于电驱系统,支持 1200V 母线电压,使电动车超快充(10 分钟补能 80%)成为现实
20 世纪 60 年代,硅材料凭借区熔提纯技术(纯度达 99.99999%)和平面工艺(光刻分辨率 10μm)确立统治地位。硅整流二极管(如 1N4007)反向击穿电压突破 1000V,在工业电焊机中实现 100A 级大电流整流,效率较硒堆整流器提升 40%;硅稳压二极管(如 1N4733)利用齐纳击穿特性,将电压波动控制在 ±1% 以内,成为早期计算机(如 IBM System/360)电源的重要元件。但硅的 1.12eV 带隙限制了其在高频(>100MHz)和高压(>1200V)场景的应用 —— 当工作频率超过 10MHz 时,硅二极管的结电容导致能量损耗激增,而高压场景下需增大结面积,使元件体积呈指数级膨胀。发光二极管显示屏由众多发光二极管阵列组成,以高亮度、高清晰度呈现绚丽画面。
占据全球 90% 市场份额的硅二极管,凭借 1.12eV 带隙与成熟的平面钝化工艺,成为通用。典型如 1N4007(1A/1000V)整流管,采用玻璃钝化技术将漏电流控制在 0.1μA 以下,在全球超 10 亿台家电电源中承担整流任务,其面接触型结构可承受 100℃高温与 10 倍浪涌电流。TL431 可调基准源通过内置硅齐纳结构,实现 ±0.5% 电压精度与 25ppm/℃温漂,被用于锂电池保护板的过充检测电路,在 3.7V 锂电池系统中可将充电截止电压误差控制在 ±5mV 以内。硅材料的规模化生产优势,8 英寸晶圆单片制造成本低于 1 美元,但其物理极限限制了高频(>100MHz)与超高压(>1200V)场景。汽车大灯逐渐采用发光二极管技术,提供更亮、更节能的照明效果。四川晶振二极管是什么
无线通信基站的射频电路中,二极管保障信号的高效传输与处理。青浦区TVS瞬态抑制二极管有哪些
发光二极管基于半导体的电致发光效应,当 PN 结正向导通时,电子与空穴在结区复合,释放能量并以光子形式发出。半导体材料的带隙宽度决定发光波长:例如砷化镓(带隙较窄)发红光,氮化镓(带隙较宽)发蓝光。通过荧光粉转换技术(如蓝光激发黄色荧光粉)可实现白光发射,光效可达 150 流明 / 瓦(远超白炽灯的 15 流明 / 瓦)。量子阱结构通过限制载流子运动范围,将复合效率提升至 80% 以上,倒装焊技术则降低热阻,延长寿命至 5 万小时。Micro-LED 技术将芯片尺寸缩小至 10 微米级,像素密度可达 5000PPI,推动超高清显示技术发展。青浦区TVS瞬态抑制二极管有哪些