二極管的發(fā)展經歷了漫長的過程。早期的二極管是由電子管構成的,體積大、功耗高且可靠性相對較低。隨著半導體技術的興起,半導體二極管逐漸取代了電子管二極管。20 世紀初,科學家們開始對半導體材料進行深入研究。在不斷的實驗和探索中,發(fā)現(xiàn)了半導體材料的特殊導電性質。到了 20 世紀中葉,硅和鍺等半導體材料被廣泛應用于二極管的制造。隨著制造工藝的不斷改進,二極管的性能得到了極大的提升,如降低了正向導通電壓、提高了反向耐壓能力等。如今,二極管的種類繁多,除了普通的整流二極管外,還出現(xiàn)了發(fā)光二極管、穩(wěn)壓二極管、肖特基二極管等具有特殊功能的二極管,滿足了不同領域的需求。在數(shù)字電路中,二極管常被用作邏輯門的基本組件,實現(xiàn)信號的邏輯運算。BC846BPN封裝SOT-363
二極管是一種具有單向導電特性的半導體器件,由一個 PN 結、電極引線和外殼封裝而成。PN 結是其重要結構,P 型半導體一側帶正電,富含空穴;N 型半導體一側帶負電,含有大量自由電子。當二極管兩端施加正向電壓(陽極接正,陰極接負)且超過其導通閾值(硅管約 0.7V,鍺管約 0.3V)時,PN 結變窄,載流子擴散形成正向電流,此時二極管處于導通狀態(tài);而施加反向電壓時,PN 結變寬,只存在微弱的反向飽和電流,二極管截止。這種單向導電特性使二極管能夠實現(xiàn)整流、限幅、穩(wěn)壓等功能,廣泛應用于各類電子電路中,如同電路中的 “單向閥門”,控制電流的流向與大小。74LV540APWJ選擇合適的二極管對于電路的穩(wěn)定性和效率至關重要。
在信號處理領域,二極管也有著重要的應用。在限幅電路中,二極管可以限制信號的幅度。當輸入信號的幅度超過一定值時,二極管開始導通,將信號的幅度限制在一個特定的范圍內,從而保護后續(xù)電路免受過大信號的損害。在檢波電路中,二極管用于從已調幅的高頻信號中提取出原始的低頻信號。在高頻信號通過二極管時,由于二極管的單向導電性,只有信號的正半周或負半周能夠通過,經過后續(xù)的濾波等處理,就可以得到原始的低頻信號。此外,二極管還可以用于信號的邏輯運算,如在數(shù)字電路中,二極管可以與其他邏輯元件組合,實現(xiàn)與、或、非等邏輯功能。
肖特基二極管是基于金屬 - 半導體接觸形成的二極管。它具有幾個明顯的特點。首先,肖特基二極管的正向導通電壓較低,通常比普通硅二極管的導通電壓低 0.2 - 0.3V 左右。這使得它在低電壓、大電流的場合具有優(yōu)勢,可以降低電路的功耗。其次,肖特基二極管的開關速度非常快,這是因為它沒有普通二極管中的少數(shù)載流子存儲效應。在高頻電路中,如射頻電路和高速數(shù)字電路中,肖特基二極管能夠快速地導通和截止,減少信號的失真和損耗。此外,肖特基二極管的反向恢復時間極短,這使得它在開關電源等需要頻繁開關的電路中表現(xiàn)出色。不過,肖特基二極管的反向耐壓能力相對較低,這在一定程度上限制了它的應用范圍。二極管還應用于電源管理,有效提高了電源利用效率,降低了能耗。
當二極管兩端施加反向電壓時,外電場方向與內電場方向相同,會使得 PN 結變寬。這種情況下,只有極少數(shù)的載流子在反向電壓的作用下形成微弱的反向電流,這個電流通常非常小,可以忽略不計,二極管此時處于截止狀態(tài)。在實際應用中,比如在一些防止電源反接的電路設計中,利用二極管的這種單向導電性,可以有效地保護電路中的其他元件不被反向電流損壞。二極管這種獨特的單向導電特性,就像一個單向閥門,只允許電流在特定的方向流動,為電子電路的設計提供了極大的靈活性和功能性。瞬態(tài)抑制二極管(TVS)在遭遇浪涌電壓時迅速導通泄流,為電子設備提供可靠的過電壓保護。BAS516 肖特基二極管 SOD523
變容二極管的結電容隨反向電壓變化而改變,常用于無線電調諧電路,實現(xiàn)頻道頻率的準確調節(jié)。BC846BPN封裝SOT-363
發(fā)光二極管(LED)的工作原理基于半導體的電致發(fā)光現(xiàn)象。當 LED 的 PN 結正向導通時,注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復合,多余的能量以光的形式釋放出來。不同材料的 LED 可發(fā)出不同顏色的光,如常見的氮化鎵基 LED 可發(fā)藍光,通過與熒光粉組合還能實現(xiàn)白光照明。在照明領域,LED 憑借其節(jié)能、長壽命、響應速度快等優(yōu)勢,已普遍取代傳統(tǒng)的白熾燈和熒光燈,用于室內外照明、汽車大燈等場景。在顯示領域,LED 顯示屏以其高亮度、高對比度、廣視角等特性,在廣告牌、電子看板、電視屏幕等方面得到大量應用,成為信息展示的重要載體。BC846BPN封裝SOT-363