二极管就是由一个PN结加上相应的电极引线及管壳封装而成的。采用不同的掺杂工艺,通过扩散作用,将P型半导体与N型半导体制作在同一块半导体(通常是硅或锗)基片上,在它们的交界面就形成空间电荷区称为PN结由P区引出的电极称为阳极,N区引出的电极称为阴极。因为PN结的单向导电性,二极管导通时电流方向是由阳极通过管子内部流向阴极。二极管的电路符号如图1所示。二极管有两个电极,由P区引出的电极是正极,又叫阳极;由N区引出的电极是负极,又叫阴极。三角箭头方向表示正向电流的方向,二极管的文字符号用VD表示。二极管的主要原理就是利用PN结的单向导电性,在PN结上加上引线和封装就成了一个二极管。晶体二极管为一个由P型半导体和N型半导体形成的PN结,在其界面处两侧形成空间电荷层,并建有自建电场。当不存在外加电压时,由于PN结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。[5]当外界有正向电压偏置时,外界电场和自建电场的互相抑消作用使载流子的扩散电流增加引起了正向电流。当外界有反向电压偏置时,外界电场和自建电场进一步加强,形成在一定反向电压范围内与反向偏置电压值无关的反向饱和电流。 二极管的发展历史见证了半导体技术的飞速进步。PMSTA42,115 SOT-323
除了在电子设备中的应用,二极管还在其他领域发挥着重要作用。例如,在太阳能电池中,二极管可以用来提高电池的效率,将多余的电能转化为热能或光能。在电力系统中,二极管可以用来控制电流的大小和方向,保障系统的稳定运行。然而,尽管二极管的应用如此普遍,但其工作原理却并不复杂。这使得更多的人有机会理解和掌握这一重要的电子器件。通过了解二极管的特性,我们可以更好地理解半导体技术的基本原理,为未来的科技发展打下基础。STB6NK60二极管在电路中起到稳定电压、保护其他元件的作用。
二极管在电子电路中起着至关重要的作用,主要作用包括:整流:利用二极管的单向导电性,可以将方向交替变化的交流电变换成单一方向的脉冲直流电。这是二极管在电源电路中的常见应用,通过整流,可以使得电路中的电流或电压具有统一的极性。开关:二极管在正向电压作用下电阻很小,处于导通状态,相当于一只接通的开关;在反向电压作用下,电阻很大,处于截止状态,如同一只断开的开关。因此,可以利用二极管的开关特性,组成各种逻辑电路,实现电路的开启和关闭功能。
二极管的响应速度非常快,可以跟上高频率的电流变化。这使得它在高频电路、数字信号处理等领域具有广泛的应用。而随着技术的不断进步,新型的二极管材料和结构也不断涌现,为电子技术的发展注入了新的活力。除了在专业领域的应用,二极管还在日常生活中发挥着重要作用。例如,许多家用电器中都使用了二极管来保护电路,延长设备的使用寿命。正是这些看似微不足道的二极管,默默地守护着我们的生活安全。可以说,二极管的出现,为电子技术的发展奠定了基础。而在未来,随着科技的进步,二极管还将继续发挥其独特的作用,为人类创造更加美好的生活。二极管的正向电阻远小于反向电阻,这是其单向导电性的基础。
整流、开关二极管主要参数:(7)结电容Cj(Capacitancebetweenterminals)PN结之间形成的寄生电容,该电容影响着工作频率和反向恢复时间,越小越好。(8)**工作频率fM由于PN结的结电容存在,当工作频率超过某一值时,它的单向导电性将变差。(9)正向恢复时间tfrtfr为二极管正向导通电流所需的通断时间,如下图所示。当一个快速上升的脉冲作用于二极管时,由于载流子积累,它不会立即进入导电状态。在tfr期间,二极管即使在正向也表现出高电阻。换句话说,tfr是电流向二极管阴极端扩散所需的时间。tfr定义为在规定的正向电流(IF)下,正向电压达到峰值并下降到VF的110%所需的时间,不同厂商定义不一样。(10)反向恢复时间trr(Reverserecoverytime)开关二极管从导通状态到完全关闭状态所经过的时间,一般取IR最大值的25%或10%那个时间点,不同厂商定义不一样。一般关断后电子不能瞬间停止,有一定量的反向电流流过。其漏电流越大损耗也越大。二极管阻断反向电流之前需要首先释放结电容存储的电荷,所以这个放电过程就带来了反向恢复时间。 二极管的价格相对较低,使得其在电子行业中具有广泛的应用基础。BSN20BK
二极管性能稳定,是电子电路长期稳定运行的重要保障。PMSTA42,115 SOT-323
二极管PN结单向导电性:在PN结外加正向电压V,在这个外加电场的作用下,PN结的平衡状态被打破,P区中的空穴和N区的电子都往PN结方向移动,空穴和PN结P区的负离子中和,电子和PN结N区的正离子中和,这样就使PN结变窄。随着外加电场的增加,扩散运动进一步增强,漂移运动减弱。当外加电压超过门槛电压,PN结相当于一个阻值很小的电阻,也就是PN结导通。主要分类:点接触型二极管点接触型二极管的PN结接触面积小,不能通过较大的正向电流和承受较高的反向电压,但它的高频性能好,适宜在高频检波电路和开关电路中使用[5]。面接触型二极管面接触型二极管的PN结接触面积大,可以通过较大的电流,也能承受较高的反向电压,适宜在整流电路中使用[5]。平面型二极管平面型二极管在脉冲数字电路中作开关管使用时PN结面积小,用于大功率整流时PN结面积较大[5]。稳压管稳压管是一种特殊的面接触型半导体硅二极管,具有稳定电压的作用。稳压管与普通二极管的主要区别在于,稳压管是工作在PN结的反向击穿状态。通过在制造过程中的工艺措施和使用时限制反向电流的大小,能保证稳压管在反向击穿状态下不会因过热而损坏。稳压管与一般二极管不一样,它的反向击穿是可逆的。 PMSTA42,115 SOT-323