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。快恢复二极管具有极短的反向恢复时间,在开关电源中快速切换电流方向,提升电源转换效率。ZXTN2010ZTA
整流桥堆是将多个二极管按照一定的电路连接方式组合在一起,实现交流电到直流电的全波整流功能。常见的整流桥堆有由四个二极管组成的单相全波整流桥和由六个二极管组成的三相全波整流桥。以单相全波整流桥为例,在交流电的正半周,两个二极管导通,电流按一定路径流过负载;在负半周,另外两个二极管导通,电流方向不变,持续流过负载,从而将交流电转换为较平滑的直流电。在各种电子设备的电源电路中,整流桥堆广泛应用,为设备提供稳定的直流电源,相较于单个二极管组成的整流电路,整流桥堆具有更高的整流效率和更稳定的输出特性,满足了电子设备对电源质量的要求。PBSS3515M,315二极管在电路中常用于整流、检波和稳压。

太阳能电池中也用到了二极管的原理。太阳能电池的重点是 P - N 结,当太阳光照射到太阳能电池的半导体材料上时,光子激发产生电子 - 空穴对。在 P - N 结内建电场的作用下,电子向 N 区移动,空穴向 P 区移动,从而在太阳能电池的两端产生电势差。为了防止太阳能电池在夜间或无光照条件下,蓄电池中的电流反向流入太阳能电池,通常会在太阳能电池的输出端连接一个二极管,这个二极管起到了单向导通的作用,保护了太阳能电池和蓄电池。此外,在太阳能电池的阵列中,二极管还可以用于防止局部阴影等原因导致的电流反向流动,确保整个太阳能发电系统的稳定性和安全性。
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。光电二极管可将光信号转换为电信号,在光纤通信、红外遥控器等设备中实现光与电的信号转换。

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。发光二极管(LED)通电后能发出可见光。PBSS3515M,315
快恢复二极管适用于高频开关电源电路。ZXTN2010ZTA
雪崩二极管利用了半导体中的雪崩倍增效应。当在雪崩二极管两端加上足够高的反向电压时,少数载流子在强电场作用下获得足够能量,与晶格原子碰撞产生新的电子 - 空穴对,这些新产生的载流子又继续碰撞其他原子,引发连锁反应,导致电流急剧增大,产生雪崩倍增现象。在微波电路中,雪崩二极管可作为微波振荡器和放大器。通过控制雪崩二极管的工作状态,利用其雪崩倍增产生的高频振荡信号,实现微波信号的放大和产生。在雷达系统中,雪崩二极管用于产生高功率的微波信号,为雷达的目标探测和定位提供强大的信号源,在微波通信、雷达探测等高频领域发挥着重要作用。ZXTN2010ZTA