硅是目前應用非常普遍的二極管材料。硅二極管的正向電壓降通常在 0.6 - 0.7V 左右。雖然這個電壓降比鍺二極管高,但硅二極管的優點非常突出。它的反向漏電流極小,能夠在較高的反向電壓下保持良好的截止特性。這使得硅二極管在大多數電子電路中成為優先選擇,無論是在電源整流電路、數字電路中的信號處理還是在其他各種電子設備的電路中,硅二極管都能穩定可靠地工作。比如在計算機的電源電路中,硅二極管可以將交流電轉換為直流電,為計算機內部的各個元件提供穩定的直流電源,同時有效防止反向電流對電路的損害。二極管作為電子元件的基石,在電路中發揮著整流和開關的重要作用。74HC86D,652
整流電路是二極管最常見的應用領域之一。在交流 - 直流轉換過程中,二極管發揮著關鍵作用。在簡單的半波整流電路中,當交流電源處于正半周時,二極管正向導通,電流通過負載電阻,在負載兩端產生一個正向的電壓;當交流電源處于負半周時,二極管反向截止,負載中沒有電流通過。這樣,在負載電阻兩端就得到了一個單向脈動的直流電壓。全波整流電路則利用了兩個二極管,將交流電源的正負半周分別進行整流,得到的直流電壓脈動更小。而橋式整流電路使用四個二極管,它可以在不改變輸入交流電源的情況下,更高效地將交流轉換為直流。通過這些整流電路,能夠將不穩定的交流電源轉換為相對穩定的直流電源,為電子設備提供穩定的電力供應。STD55NH2LL-1二極管通過控制電流的通斷,實現了電子設備中的信號處理和邏輯運算。
太陽能二極管,也稱為光伏二極管,其工作原理基于光電效應。當太陽光照射到光伏二極管的 PN 結時,光子能量被吸收,產生電子 - 空穴對。在 PN 結內電場的作用下,電子和空穴分別向 N 區和 P 區移動,從而在 PN 結兩端產生電動勢,實現光能到電能的轉換。在太陽能發電系統中,大量的光伏二極管組成光伏板,將太陽能轉化為直流電,為各類用電設備供電。這種可再生能源利用方式具有清潔、環保、可持續等優點,隨著技術的不斷進步,光伏二極管的光電轉換效率不斷提高,成本逐漸降低,在全球能源結構調整中占據越來越重要的地位,為緩解能源危機和應對氣候變化提供了有力支持。
二極管的制造工藝包括多個環節。首先是半導體材料的制備,硅或鍺等半導體材料需要經過提純、拉晶等過程,得到高純度、高質量的半導體晶體。然后進行晶圓制造,將半導體晶體切割成薄片,在晶圓上通過擴散、離子注入等工藝形成 P - N 結。擴散工藝是將特定的雜質原子擴散到半導體材料中,改變其導電類型,從而形成 P 區和 N 區。離子注入則是通過加速離子并將其注入到半導體材料中,精確地控制雜質的濃度和分布。在形成 P - N 結之后,還需要進行電極制作,在 P 區和 N 區分別制作金屬電極,以便與外部電路連接。另外,進行封裝,將制作好的二極管芯片封裝在特定的封裝材料中,保護芯片并提供合適的引腳用于安裝。二極管的工作原理基于PN結的半導體特性,涉及復雜的物理過程。
肖特基二極管與普通二極管不同,它是由金屬與半導體接觸形成的。其明顯特點是正向導通壓降小,一般在 0.2 - 0.4V 之間,且開關速度快,反向恢復時間極短。這些特性使肖特基二極管在高頻電路中表現出色。在開關電源的整流環節,由于其低導通壓降,可有效降低功耗,提高電源轉換效率。在高頻通信電路中,如射頻電路、微波電路等,肖特基二極管能夠快速響應高頻信號,實現信號的快速處理和轉換,滿足現代通信技術對高速、高效器件的需求,為高頻電子設備的小型化、高性能化提供了有力支持。二極管的正向電壓降是評價其性能的重要指標之一。BCW61B,215
在數字電路中,二極管常用作開關元件,實現邏輯功能。74HC86D,652
在功率放大器中,二極管扮演著保護晶體管、限制電流的重要角色。當電流過大時,二極管會導通并提供一條安全的電流路徑,防止晶體管被燒毀。同時,二極管還可以作為限流器使用,通過限制電流來達到穩定電壓的目的。濾波器是電源中不可或缺的重要部件之一。在濾波器中,二極管利用其單向導電特性實現信號的整流和穩壓作用。當交流信號輸入到濾波器中時,二極管將正負半周的信號分別變為單向導通的電流輸出;同時,在反向電壓下二極管還可以起到穩壓作用,確保電源輸出的穩定性和可靠性。74HC86D,652