二极管是一种具有单向导电性的电子元件。它主要由半导体材料构成,常见的有硅和锗。在二极管的结构中,包含一个 P - N 结。当二极管正向偏置时,即 P 区接电源正极,N 区接电源负极,二极管呈现出低电阻状态,电流能够顺利通过;而当二极管反向偏置时,电流几乎无法通过,此时二极管处于高电阻状态。这种独特的单向导电特性使得二极管在电子电路中被广泛应用。例如,在电源电路中,二极管可以防止电流反向流动,保护电路中的其他元件免受反向电流的损害。从微观角度来看,正向偏置时,外电场与内电场方向相反,削弱了内电场,使得多数载流子能够跨越 P - N 结形成电流;反向偏置时,外电场与内电场方向相同,加强了内电场,多数载流子难以跨越,只有少数载流子形成微弱的反向电流。二极管还应用于电源管理,有效提高了电源利用效率,降低了能耗。BZX38450-C20X
二极管按结构可分为点接触型、面接触型和平面型。点接触型二极管的 PN 结面积小,结电容低,适用于高频信号检波和小电流整流,如收音机中的信号处理;面接触型二极管的 PN 结面积大,能承受较大电流与反向电压,常用于电源整流电路;平面型二极管采用光刻、扩散等半导体制造工艺,精度高、稳定性好,是集成电路中常用的二极管类型。制造过程中,通过掺杂技术在硅或锗等本征半导体中引入杂质,形成 P 型和 N 型半导体;再经晶圆切割、光刻、蚀刻、封装等工序,将二极管制成适合不同应用场景的形态,其性能与制造工艺的精度密切相关。BCX54稳压二极管能稳定电压,为电子设备提供稳定的电源支持。
二极管在电源整流电路中扮演着不可或缺的角色,它是实现交流电向直流电转换的关键元件,为各种电子设备提供稳定的直流电源。在半波整流电路中,只需一个二极管即可完成基本的整流功能。当交流电压输入时,在正半周,二极管处于正向导通状态,电流可以顺利通过二极管流向负载。此时,负载上得到与交流电压正半周相同形状的电压。而在负半周,二极管承受反向电压而截止,负载中没有电流通过。这样,在负载两端就形成了一个脉动的直流电压,虽然这种半波整流方式简单,但效率较低,因为它只利用了交流电的半个周期。不过,在一些对电源要求不高、功率较小的电路中,如简单的电池充电器或小型电子玩具中,半波整流电路由于其简单性和成本低的优点仍然有一定的应用。
二极管的种类繁多,按材料分类是其中一种重要的方式,不同材料制成的二极管具有各自独特的性能和应用场景。锗是一开始用于制造二极管的材料之一。锗二极管具有较低的正向电压降,一般在 0.2 - 0.3V 左右。这使得它在一些对电压要求较低的电路中表现出色。例如,在早期的收音机等音频电路中,锗二极管可以在较低的电源电压下正常工作,有效地对音频信号进行整流等处理。然而,锗二极管也有一些缺点,它的反向漏电流相对较大,这意味着在反向电压下,仍有一定量的电流通过,这在某些高精度要求的电路中可能会带来问题。当二极管的正极接高电位,负极接低电位时,二极管处于导通状态。
普通整流二极管是电子电路中最常见的类型,主要用于将交流电转换为直流电。在单相半波整流电路中,单个二极管利用其单向导电性,只允许交流电的半个周期通过,实现整流;全波整流和桥式整流电路则通过多个二极管的组合,利用交流电的正负半周,输出更平滑的直流电压。设计整流电路时,需根据负载需求计算二极管的参数,如选择合适的较大整流电流和最高反向工作电压,同时考虑散热问题,为大功率二极管加装散热片。此外,整流后的直流电压通常需搭配滤波电容进一步平滑,以满足后级电路对电源质量的要求,普通整流二极管是构建电源系统的基础元件。检波二极管利用单向导电特性,从高频调幅波中解调出低频信号,在收音机等设备中完成信号还原。74CBTLV3257BQ-Q10X
在某些特殊应用中,二极管还可以作为光电器件使用。BZX38450-C20X
二极管的发展经历了漫长的过程。早期的二极管是由电子管构成的,体积大、功耗高且可靠性相对较低。随着半导体技术的兴起,半导体二极管逐渐取代了电子管二极管。20 世纪初,科学家们开始对半导体材料进行深入研究。在不断的实验和探索中,发现了半导体材料的特殊导电性质。到了 20 世纪中叶,硅和锗等半导体材料被广泛应用于二极管的制造。随着制造工艺的不断改进,二极管的性能得到了极大的提升,如降低了正向导通电压、提高了反向耐压能力等。如今,二极管的种类繁多,除了普通的整流二极管外,还出现了发光二极管、稳压二极管、肖特基二极管等具有特殊功能的二极管,满足了不同领域的需求。BZX38450-C20X