1958 年,日本科学家江崎玲于奈因隧道二极管获诺贝尔物理学奖,该器件利用量子隧穿效应,在 0.1V 低电压下实现 100mA 电流,负电阻特性使其振荡频率达 100GHz,曾用于早期卫星通信的本振电路。1965 年,雪崩二极管(APD)的载流子倍增效应被用于激光雷达,在阿波罗 15 号的月面测距中,APD 将光信号转换为纳秒级电脉冲,测距精度达 15 厘米,助力人类实现月球表面精确测绘。1975 年,恒流二极管(如 TL431)的问世简化 LED 驱动设计 —— 其内置电流镜结构在 2-30V 电压范围内保持 10mA±1% 恒定电流,使手电筒电路元件从 5 个降至 2 个,成本降低 40%。 进入智能时代,特殊二极管持续拓展边界:磁敏二极管(MSD)通过掺杂梯度设计,对磁场灵敏度达 10%/mT普通二极管在整流电路里大显身手,将交流电巧妙转化为直流电,为众多电子设备稳定供电。奉贤区LED发光二极管诚信合作
隧道二极管(江崎二极管)基于量子隧穿效应,在重掺杂 PN 结中实现负阻特性。当 PN 结掺杂浓度极高时,势垒宽度缩小至 10 纳米以下,电子可直接穿越势垒形成隧道电流。正向电压增加时,隧道电流先增大后减小,形成负阻区(电压升高而电流降低)。例如 2N4917 隧道二极管在 0.1V 电压下可通过 100 毫安电流,负阻区电阻达 - 50 欧姆,常用于 100GHz 微波振荡器,振荡频率稳定度可达百万分之一 /℃。其工作机制突破传统 PN 结的热电子发射原理,为高频振荡和高速开关提供了新途径。奉贤区LED发光二极管诚信合作氮化镓二极管以超高电子迁移率,在手机快充中实现高频开关,让充电器体积更小、充电速度更快。
插件封装(THT):传统工艺的坚守 DO-41 封装的 1N4007(1A/1000V)引脚间距 2.54mm,适合手工焊接与维修,在工业设备中仍应用,其玻璃钝化工艺确保在高湿度环境下漏电流<1μA。轴向封装的高压硅堆(如 2CL200kV/10mA)采用陶瓷绝缘外壳,耐压达 200kV,用于阴极射线管(CRT)显示器的高压供电。 表面贴装(SMT):自动化生产的主流 SOD-123 封装的肖特基二极管(SS34)体积较 DO-41 缩小 70%,焊盘间距 1.27mm,适合 PCB 高密度布局,在智能手机主板中每平方厘米可集成 10 个以上,用于电池保护电路。QFN 封装(如 DFN1006)的 ESD 保护二极管,寄生电感<0.5nH,在 USB 4.0 接口中支持 40Gbps 数据传输,信号衰减<1dB。
检波二极管利用 PN 结的非线性伏安特性,从高频载波中提取低频信号。当调幅波作用于二极管时,正向导通期间电流随电压非线性变化,反向截止时电流为零,经滤波后可分离出调制信号。锗材料二极管(如 2AP9)因导通电压低(0.2V)、结电容小,适合解调中波广播信号(535-1605kHz),失真度低于 5%。混频则是利用两个高频信号在非线性结区产生新频率分量,例如砷化镓肖特基二极管在 5G 基站的 28GHz 频段可实现低损耗混频,帮助处理毫米波信号,变频损耗低于 8 分贝。航空航天设备选用高性能二极管,在极端环境下保障电路可靠工作。
消费电子市场始终是二极管的重要应用领域,且持续呈现出强劲的发展态势。随着智能手机、平板电脑、可穿戴设备等产品不断更新换代,对二极管的性能与尺寸提出了更高要求。小型化的开关二极管用于手机内部的信号切换与射频电路,提升通信质量与信号处理速度;发光二极管(LED)在显示屏幕背光源以及设备状态指示灯方面的应用,正朝着高亮度、低功耗、广色域方向发展,以满足消费者对视觉体验的追求。同时,无线充电技术的普及,也促使适配的二极管在提高充电效率、保障充电安全等方面不断优化升级。二极管的封装形式多样,如直插式、贴片式,适应不同电路布局需求。奉贤区LED发光二极管诚信合作
变容二极管的电容随反向电压变化,用于调谐、振荡等频率控制电路。奉贤区LED发光二极管诚信合作
在射频领域,二极管承担着信号调制、放大与切换的关键功能。砷化镓肖特基势垒二极管(SBD)在 5G 基站的 28GHz 毫米波电路中,以 0.15pF 寄生电容实现低损耗混频,变频损耗<8dB,助力基站覆盖半径扩大 50%。变容二极管(如 BB181)通过反向电压调节结电容(变化率 10:1),在手机调谐电路中支持 1-6GHz 频段切换,实现 5G 与 Wi-Fi 6 的无缝连接。雷达系统中,雪崩二极管产生的纳秒级脉冲(宽度<10ns),使测距精度达米级,成为自动驾驶激光雷达(LiDAR)的信号源。高频二极管以的频率特性,推动通信技术向更高频段突破。奉贤区LED发光二极管诚信合作