二极管的发展经历了漫长的过程。早期的二极管是由电子管构成的,体积大、功耗高且可靠性相对较低。随着半导体技术的兴起,半导体二极管逐渐取代了电子管二极管。20 世纪初,科学家们开始对半导体材料进行深入研究。在不断的实验和探索中,发现了半导体材料的特殊导电性质。到了 20 世纪中叶,硅和锗等半导体材料被广泛应用于二极管的制造。随着制造工艺的不断改进,二极管的性能得到了极大的提升,如降低了正向导通电压、提高了反向耐压能力等。如今,二极管的种类繁多,除了普通的整流二极管外,还出现了发光二极管、稳压二极管、肖特基二极管等具有特殊功能的二极管,满足了不同领域的需求。二极管虽小,却在电子世界里发挥着不可或缺的大作用。BUK962R6-40E
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。安徽1SS400T1G二极管二极管通用功率开关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。
二极管的制造工艺包括多个环节。首先是半导体材料的制备,硅或锗等半导体材料需要经过提纯、拉晶等过程,得到高纯度、高质量的半导体晶体。然后进行晶圆制造,将半导体晶体切割成薄片,在晶圆上通过扩散、离子注入等工艺形成 P - N 结。扩散工艺是将特定的杂质原子扩散到半导体材料中,改变其导电类型,从而形成 P 区和 N 区。离子注入则是通过加速离子并将其注入到半导体材料中,精确地控制杂质的浓度和分布。在形成 P - N 结之后,还需要进行电极制作,在 P 区和 N 区分别制作金属电极,以便与外部电路连接。另外,进行封装,将制作好的二极管芯片封装在特定的封装材料中,保护芯片并提供合适的引脚用于安装。二极管的正向电压降是评价其性能的重要指标之一。
反向耐压是二极管的另一个关键参数。它指的是二极管在反向偏置状态下能够承受的最大电压值。当反向电压超过这个值时,二极管可能会发生击穿。不同类型的二极管具有不同的反向耐压能力。例如,普通的小功率二极管的反向耐压可能只有几十伏,而高压二极管的反向耐压可以达到数千伏甚至更高。在设计电路时,尤其是在涉及到高电压的场合,必须充分考虑二极管的反向耐压,选择具有足够反向耐压能力的二极管,以防止二极管被击穿而导致电路故障。肖特基二极管以低正向压降和高开关速度著称,在低压大电流电路中有效降低功率损耗。H15R1202功率三极管
二极管的发展历史见证了半导体技术的飞速进步。BUK962R6-40E
全波整流电路则需要两个二极管和一个中心抽头的变压器。在这种电路中,当交流电压输入变压器后,变压器的次级绕组产生两个大小相等、方向相反的交流电压。在正半周,一个二极管导通,电流通过该二极管和负载;在负半周,另一个二极管导通,电流通过另一个二极管和负载。这样,无论交流电压是正半周还是负半周,负载上都有电流通过,得到的直流电压脉动频率是交流输入电压频率的两倍,提高了整流效率,相较于半波整流,全波整流能够更好地利用交流电,为负载提供更稳定的直流电源。这种电路在一些早期的电子管收音机等设备中较为常见。BUK962R6-40E