二极管是一种具有单向导电特性的半导体器件,由一个 PN 结、电极引线和外壳封装而成。PN 结是其重要结构,P 型半导体一侧带正电,富含空穴;N 型半导体一侧带负电,含有大量自由电子。当二极管两端施加正向电压(阳极接正,阴极接负)且超过其导通阈值(硅管约 0.7V,锗管约 0.3V)时,PN 结变窄,载流子扩散形成正向电流,此时二极管处于导通状态;而施加反向电压时,PN 结变宽,只存在微弱的反向饱和电流,二极管截止。这种单向导电特性使二极管能够实现整流、限幅、稳压等功能,广泛应用于各类电子电路中,如同电路中的 “单向阀门”,控制电流的流向与大小。在未来的电子设备中,二极管将继续发挥重要作用,推动电子技术的不断进步。74HC1G00GV SOT753
最大正向电流是二极管的一个重要参数。它表示二极管在正常工作情况下能够承受的最大正向电流值。如果流过二极管的正向电流超过这个最大值,二极管可能会因为过热而损坏。这个参数取决于二极管的材料、结构和封装形式等因素。例如,大功率二极管通常具有较大的最大正向电流值,这是因为它们采用了特殊的材料和封装设计,具有更好的散热性能。在电路设计中,必须根据实际工作电流来选择合适的二极管,确保二极管的最大正向电流大于实际工作电流,以保证二极管的安全可靠运行。STF6NM60N贴片三极管瞬态抑制二极管(TVS)在遭遇浪涌电压时迅速导通泄流,为电子设备提供可靠的过电压保护。

PIN 二极管由 P 型半导体、本征半导体(I 层)和 N 型半导体组成,其 I 层较厚。这种特殊结构使 PIN 二极管在正向偏置时,呈现低电阻状态,类似于导通的开关;在反向偏置时,呈现高电阻状态,类似于断开的开关。在射频(RF)电路中,PIN 二极管常被用作射频开关。例如在手机的天线切换电路中,通过控制 PIN 二极管的导通和截止,实现不同频段天线的切换,使手机能够在不同通信环境下稳定接收和发送信号。在射频功率放大器的电路中,PIN 二极管也可用于功率控制和信号切换,确保射频电路在不同工作状态下的高效运行,是实现射频信号灵活处理和控制的关键器件。
光电二极管是一种能够将光信号转换为电信号的器件,其工作原理基于内光电效应。当光线照射到光电二极管的 PN 结时,光子能量激发电子 - 空穴对,在电场作用下形成光电流。光电二极管通常工作在反向偏置状态,此时光电流与光照强度成正比,线性度好,响应速度快。在光通信系统中,光电二极管用于接收光纤传输的光信号,将其转换为电信号后进行放大和解调;在光电传感器中,通过检测光电流的变化,可实现对物体的位置、距离、颜色等参数的测量,如自动感应门利用光电二极管检测人体反射的红外光,触发开门动作。此外,雪崩光电二极管(APD)通过雪崩倍增效应,可进一步提高光信号检测的灵敏度,适用于远距离、弱光信号的检测场景。随着科技的发展,新型二极管如肖特基二极管等不断涌现,为电子设备性能的提升提供了更多可能。

整流电路是二极管最常见的应用领域之一。在交流 - 直流转换过程中,二极管发挥着关键作用。在简单的半波整流电路中,当交流电源处于正半周时,二极管正向导通,电流通过负载电阻,在负载两端产生一个正向的电压;当交流电源处于负半周时,二极管反向截止,负载中没有电流通过。这样,在负载电阻两端就得到了一个单向脉动的直流电压。全波整流电路则利用了两个二极管,将交流电源的正负半周分别进行整流,得到的直流电压脉动更小。而桥式整流电路使用四个二极管,它可以在不改变输入交流电源的情况下,更高效地将交流转换为直流。通过这些整流电路,能够将不稳定的交流电源转换为相对稳定的直流电源,为电子设备提供稳定的电力供应。在某些特殊应用中,二极管还可以作为光电器件使用。PMEG1020EV SOT666
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。74HC1G00GV SOT753
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。74HC1G00GV SOT753