什么是不同类型的二极管？（全）

2022-3-30 11:20:48 10619 二极管

1 二极管是最基本的半导体器件。然而，它有无数的应用。在半导体电子学中，p-n 结作为一种基本的二极管，是所有其他复杂的半导体元件及其设计的基础。适用于半导体二极管的设计原理同样适用于晶体管和其他元件。有趣的是，当我们定义电子元件时，通常并不是基于它的结构。相反，任何电子元件都是由其独特的电特性来定义的。按照同样的惯例，我们可以将二极管定义为一个电压控制的双端单向开关。通常，术语二极管是指半导体二极管。半导体二极管并不是唯一的二极管装置。有许多不同类型的二极管，其中许多是专门设计具有特定物理或电特性的半导体二极管。还有一些二极管不是简单的 p-n 结，具有不同的结构和设计。在本文中，我们将简要介绍各种二极管。小信号二极管小信号二极管是具有小载流能力的通用半导体二极管。这些二极管一般由硅或锗制成，适用于小电流高频应用。小信号二极管比典型的整流二极管小，通常被玻璃包裹以保护它们不受污染。这就是为什么这些也被称为玻璃钝化二极管。二极管的阴极端子由一侧的红色或黑色带子表示。由于这些二极管具有最小的载流能力，它们的额定功率也非常低。额定电流为150毫安的小信号二极管可能只有500毫瓦的额定功率。小信号二极管用于高频或脉动、低电流应用，如广播、电视、数字逻辑电路、开关和钳位电路、高速开关和参数放大器。在小信号二极管的数据表中要注意的重要特性是峰值反向电压、反向电流、峰值正向电流、峰值正向电压和反向恢复时间。大信号二极管/整流二极管大信号二极管与小信号二极管在 p-n 结区域有所不同。大信号二极管具有较大的 p-n 结面积。这增加了载流能力以及峰值反向电压。这些有一个非常低的正向电阻反向电阻比，与正向电阻通常几欧姆，而反向电阻在兆欧姆。这就是为什么这些二极管不适用于高频电路的原因。它们具有大的 PIV 额定值、小的前向阻力和大的载流能力。这些通常用于交直流电压整流或抑制高峰值电压。实际上，大信号二极管主要是整流二极管。小信号二极管和大信号二极管具有与普通二极管相同的符号。齐纳二极管齐纳二极管是用重掺杂设计的半导体二极管，用于在运行中利用齐纳击穿。当一个正常的二极管施加的反向电压高于其 PIV 额定值时，它就会被永久损坏并断开电路。另一方面，由于重掺杂，当齐纳二极管施加反向电压高于齐纳电压时，它开始以反向方向导电，而不会因齐纳击穿和突崩溃损坏。齐纳二极管在反向区域有可控击穿。它的导电电流高于齐纳电压。它主要用作直流电压整流器。各种齐纳二极管的齐纳电压范围为2v 到200v。这些二极管也用作一些半导体电路的保护二极管。齐纳二极管有以下符号。发光二极管发光二极管是一种特殊的二极管，在正向偏置时发射可见光。在反向偏压，像一个正常的二极管，他们是在一个非传导的状态，不发出任何光。这些半导体二极管是由砷化镓和类似的半导体衬底组成的，它们的传导带和价带之间具有高能带隙。当电子和空穴在 p-n 结附近结合时，由于高能带隙，辐射能量以可见光或红外光的形式而不是热的形式出现。有许多不同种类的 led 灯。它们一般按照它们所传输的光线来分类。例如，红外发光二极管是在红外区域具有发光的发光二极管。不同颜色的 led 有不同的半导体基板、截入电压和反向电压额定值。发光二极管用于交流和直流应用。在使用 LED 之前，找出 LED 的最大正向电压、 PIV 额定值和最大正向电流是很重要的。Led 非常敏感，很容易被损坏。像信号二极管一样，led 的 PIV 额定值通常是几十伏，而最大正向电压只有几伏。 Led 有以下符号。肖特基二极管肖特基二极管不同于典型的 p-n 二极管。肖特基二极管是由 n 型半导体材料和铂、铬、钨等金属之间形成的结构。由于金属-半导体结，这些二极管具有高载流量和快速开关时间。金属结还降低了截入电压，提高了二极管的功率效率。由于所有这些优点，肖特基二极管用于高频整流和高频开关应用。肖特基二极管具有以上符号。肖克莱二极管正如一般的二极管有两层，肖克莱二极管有四层。它也被称为 PNPN 二极管。它类似于没有门极的晶闸管。由于它只有两个端子，并且存在两种电子状态——传导和非传导，因此被称为二极管。它只有在施加正向电压的情况下才能进入导电状态。一个 PNPN 二极管基本上是一个 PNP 和一个 NPN 晶体管耦合在一起。当有足够的电压使第一个晶体管偏压时，另一个晶体管导电。因此，PNPN 二极管需要足够的正向电压才能进入传导状态。如果正向电压下降或施加反向电压，肖克利就处于非传导状态。在传导状态，肖克利二极管被称为“ ON”，而在非传导状态，它被称为“ OFF”。冲击二极管的两个最常见的应用是可控硅和张弛振荡器或锯齿振荡器的触发开关。这些二极管用于音频放大电路。以下是肖克利二极管的电气符号。隧道二极管隧道二极管是重掺杂半导体二极管，比大信号二极管多1000倍。这些二极管使用一种称为共振隧穿的量子现象。这些二极管的正向特性表现出奇怪的负阻。当正向偏置时，电流随电压增加而增加，并达到峰值。这就是所谓的峰值电流，这一点的电压称为峰值电压。然后，随着电压的增加，电流减小并下降到一个叫做谷电流的低点。这一点的电压称为谷电压。当施加的电压超过谷电压时，电流指数增加而不会进一步下降。这些二极管的开关时间非常快，大约为纳秒。它们的暂态响应只受到结电容和寄生线电容的限制。隧道二极管用作微波振荡器和放大器中的高速开关。这些二极管既可以机械调谐，也可以电动调谐。下面是隧道二极管的电气符号。变容二极管变容二极管的工作原理类似于可变电容，这就是为什么这些二极管也被称为变容二极管。它们通过恒压电路中的反向偏压连接。它们的特点是通过改变施加的反向电压可以增大或减小其耗尽层。耗尽层的改变改变了二极管的电容。变容二极管的电容可以变化到很高的值。这些二极管用于压控振荡器、压控电容器、倍频器、参量放大器、锁相环路和调频发射机。变容二极管有以下电气符号。激光二极管激光二极管是发光二极管的一种。首字母缩写激光代表激光。激光二极管的 P-N 结有磨光的末端。当正向偏置时，结发射光子，然后发射光子在二极管的抛光端之间来回反射。因此，产生了更多的电子-空穴对。它们的复合产生更多的光子与前一个光子同步。这导致从二极管的半导体区域，单色和单相产生束流。发射的激光束可以在可见光或红外区域。这些二极管也被称为注入二极管、半导体二极管和激光二极管。激光二极管用于光纤通信、激光打印机、光盘阅读器、入侵检测系统、远程控制应用和条形码阅读器。激光二极管具有下列电气符号。阶跃恢复二极管/快速二极管阶跃恢复二极管或快速二极管用于高频工作。这些二极管也称为快关二极管和充电存储二极管。这些二极管用于高阶乘法器和脉冲整形电路。当一个正弦信号施加到它们上时，它们将电荷储存在正向脉冲中，并利用负向脉冲中的电荷。电流脉冲的上升时间与瞬时时间相同。这就是为什么这些被称为阶跃恢复二极管。这些二极管的截止频率范围在200到300千兆赫之间。信号频率越高，效率越高。下面是阶跃恢复二极管的电气符号。体效应二极管仅用 n 型半导体材料设计。两个 n 型材料连接在一起，形成了它们之间的耗尽层。N 型材料的耗尽层非常小。当施加正向电压时，电流增加并达到峰值电平。然后，随着正向电压的进一步增加，电流开始呈指数下降。这叫做负微分电阻。耿氏二极管也称为转移电子器件。在传导状态，这些产生微波射频信号。体效应二极管用于微波放大器。以下是耿氏二极管的电气符号。 PIN 二极管 PIN 二极管在 p 型和 n 型材料之间有一层固有材料。在正向偏压下，电子和空穴分别从 n 型和 p 型材料注入到本征层中。本征层的存在增加了耗尽层，并在 p 型和 n 型材料之间产生了电场。由于这个电场，电流流过二极管。耗尽层的增加降低了二极管的电容，同时提高了响应速度。它还增加了二极管的光敏区域。PIN 二极管用于高速、高灵敏度的应用，如光电探测器、射频开关和衰减器。 PIN 二极管具有下列电气符号。光电二极管光电二极管是一种半导体二极管，其设计目的是对可见光、红外光和紫外光的照射产生电流。该二极管具有薄的 p 型材料和重掺杂的 n 型材料。它们之间有一条狭窄的耗尽层，通过 p 型材料暴露在光线中。由于二极管的设计，暴露在光线下会在耗尽层中形成大量的电子-空穴对。电子和空穴在 p 型和 n 型材料中扩散，这是由于内置电场产生的电流从阳极(暴露在光下的 p 型材料)到阴极(金属接触)。光电二极管具有下列电气符号。太阳能电池太阳能电池是简单的光电二极管，经过优化可以向负载提供电力。它们以光伏模式工作。跨负载电阻的电压导致太阳能电池向前偏置。根据建筑材料和设计，有许多不同类型的太阳能电池。硅太阳能电池是最受欢迎的。其他用于制造太阳能电池的材料包括多晶硅、碲化镉和二硒化镉铟镓。太阳能电池，也被称为太阳能电池，有以下电气符号。 IMPATT 二极管撞击雪崩渡越时间二极管称为 IMPATT 二极管。这些二极管用于产生3到100千兆赫的高功率无线电频率。这些二极管以反向偏压连接在振荡器电路中。由于雪崩效应，它们在峰值反向电压之外产生大量的电流。在振荡器电路中，通过 IMPATT 二极管的电流滞后于电压。由于负电阻效应和谐振电路，从二极管产生大功率无线电波。 IMPATT 二极管具有与普通二极管相同的电子符号。定电流二极体恒流二极管又称限流二极管和调流二极管。它们被用作当前的调节器。他们有一个结构类似的 JFET，但是是一个双端子器件。定电流二极体具有正向特性，最初，电流像普通的二极管一样呈指数增长。然后，超过目前的规定点，电流是饱和的。二极管通过降低电压达到电流的饱和。恒流二极管用于电池充电、电源电路和激光二极管电路。定电流二极体有以下电气符号。功率二极管功率二极管是大信号二极管。这些是专门用于电压整流。功率二极管最重要的参数是它们的 PIV 额定值。功率二极管的 PIV 额定值一般在50v 到1000v 之间。最大正向电流和正向反向电阻比是功率二极管数据表中需要检验的另外两个重要因素。功率二极管具有与普通二极管相同的符号。点接触二极管点接触二极管用于检测高频信号。这些是通过创建一个 PN 结之间的金或钨丝和 n 型锗材料。金线允许高电流通过接头。这种二极管的正向特性与普通二极管相似，但在反向偏压下，二极管起到绝缘体的作用。这使得二极管在反向偏置条件下作为电容工作，并在通过高频交流信号时阻断直流电。二极管体封装在玻璃外壳内。点接触二极管具有与普通二极管相同的符号。可控硅整流器一个可控硅整流器(SCR)是类似的冲击二极管与一个额外的栅极端子。晶闸管的正向和反向特性与二极管相似，只是在栅极被触发时，它在正向区域处于导电状态。这些主要用于功率控制应用。可控硅有以下电气符号。晶体二极管晶体二极管类似于点接触二极管。这些也被称为猫的触须。它们是通过将金属线压在半导体晶体上来设计的。它们的使用仅限于微波探测器和接收器。晶体二极管具有与普通二极管相同的电气符号。瞬态电压续流二极管暂态电压抑制二极管类似于齐纳二极管。它们被用来夹持瞬态电压，并被设计用来提供低阻抗以响应瞬态电压通过立即进入突崩溃区域。二极管的响应时间以皮秒为单位。这些二极管被设计成具有最小箝位电压。电压抑制二极管用于各种应用，主要涉及信号处理或数据通信。电压抑制二极管具有下列电符号。超势垒二极管采用超势垒二极管作为整流二极管。它们被设计成具有肖特基二极管一样的低正向电压和正常二极管一样的低反向漏电流。这些二极管具有快速的开关时间和能够以最小的损耗处理高功率。超级势垒二极管具有与肖特基二极管相同的电气符号。雪崩二极管雪崩二极管的工作原理是突崩溃。它们被设计成具有精确的反向击穿电压。这些二极管用于无线电和微波应用。雪崩二极管具有下列电符号。 Peltier 二极管 Peltier 二极管设计成两种材料的连接。在这些二极管中，沿着电流方向有单一方向的热流。这些二极管用作传感器和热发动机，用于加热和冷却应用。掺金二极管在这些二极管中，金被用作掺杂剂。这些二极管比信号二极管快，而且反向漏电流低。这是最简单的真空管，有两个电极 -- 阴极和阳极。阴极发射电子，而阳极收集电子。这些二极管具有很高的额定电压反转。它们用于发烧友、放大器、场发射理论、荧光显示器和整流器。真空二极管具有下列电气符号。 0
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