硅是目前应用非常普遍的二极管材料。硅二极管的正向电压降通常在 0.6 - 0.7V 左右。虽然这个电压降比锗二极管高,但硅二极管的优点非常突出。它的反向漏电流极小,能够在较高的反向电压下保持良好的截止特性。这使得硅二极管在大多数电子电路中成为优先选择,无论是在电源整流电路、数字电路中的信号处理还是在其他各种电子设备的电路中,硅二极管都能稳定可靠地工作。比如在计算机的电源电路中,硅二极管可以将交流电转换为直流电,为计算机内部的各个元件提供稳定的直流电源,同时有效防止反向电流对电路的损害。二极管作为电子元件的基石,在电路中发挥着整流和开关的重要作用。74HC86D,652
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。STD55NH2LL-1二极管通过控制电流的通断,实现了电子设备中的信号处理和逻辑运算。
太阳能二极管,也称为光伏二极管,其工作原理基于光电效应。当太阳光照射到光伏二极管的 PN 结时,光子能量被吸收,产生电子 - 空穴对。在 PN 结内电场的作用下,电子和空穴分别向 N 区和 P 区移动,从而在 PN 结两端产生电动势,实现光能到电能的转换。在太阳能发电系统中,大量的光伏二极管组成光伏板,将太阳能转化为直流电,为各类用电设备供电。这种可再生能源利用方式具有清洁、环保、可持续等优点,随着技术的不断进步,光伏二极管的光电转换效率不断提高,成本逐渐降低,在全球能源结构调整中占据越来越重要的地位,为缓解能源危机和应对气候变化提供了有力支持。
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。二极管的工作原理基于PN结的半导体特性,涉及复杂的物理过程。
肖特基二极管与普通二极管不同,它是由金属与半导体接触形成的。其明显特点是正向导通压降小,一般在 0.2 - 0.4V 之间,且开关速度快,反向恢复时间极短。这些特性使肖特基二极管在高频电路中表现出色。在开关电源的整流环节,由于其低导通压降,可有效降低功耗,提高电源转换效率。在高频通信电路中,如射频电路、微波电路等,肖特基二极管能够快速响应高频信号,实现信号的快速处理和转换,满足现代通信技术对高速、高效器件的需求,为高频电子设备的小型化、高性能化提供了有力支持。二极管的正向电压降是评价其性能的重要指标之一。BCW61B,215
在数字电路中,二极管常用作开关元件,实现逻辑功能。74HC86D,652
在功率放大器中,二极管扮演着保护晶体管、限制电流的重要角色。当电流过大时,二极管会导通并提供一条安全的电流路径,防止晶体管被烧毁。同时,二极管还可以作为限流器使用,通过限制电流来达到稳定电压的目的。滤波器是电源中不可或缺的重要部件之一。在滤波器中,二极管利用其单向导电特性实现信号的整流和稳压作用。当交流信号输入到滤波器中时,二极管将正负半周的信号分别变为单向导通的电流输出;同时,在反向电压下二极管还可以起到稳压作用,确保电源输出的稳定性和可靠性。74HC86D,652