二極管是一種電子器件,具有兩不對稱電導(dǎo)的電極(故名“二極”),只允許電流由單一方向流過,所以最常應(yīng)用其整流功能。
二極管具有陽極和陰極兩個端子,電流只能往單一方向流動。
在半導(dǎo)體性能被發(fā)現(xiàn)后,半導(dǎo)體二極管成為了世界上第一種半導(dǎo)體器件?,F(xiàn)如今的二極管大多是使用硅來生產(chǎn),鍺等其它半導(dǎo)體材料有時也會用到。目前最常見的結(jié)構(gòu)是,一個半導(dǎo)體性能的結(jié)芯片通過PN結(jié)連接到兩個電終端。
因為其順向流通反向阻斷的特點,二極管可以想成電子版的逆止閥。然而實際上,二極管并不會表現(xiàn)出如此完美的開關(guān)性,而是呈現(xiàn)出較為復(fù)雜的非線性電子特征——這是由特定類型的二極管技術(shù)決定的。一般來說,只有在正向超過障壁電壓時,二極管才會工作(此狀態(tài)被稱為正向偏置)。一個正向偏置的二極管兩端的電壓降變化只與電流有一點關(guān)系,并且是溫度的函數(shù)。因此這一特性可用于溫度傳感器或參考電壓。
半導(dǎo)體二極管的非線性電流-電壓特性,可以根據(jù)選擇不同的半導(dǎo)體材料和摻雜不同的雜質(zhì)從而形成雜質(zhì)半導(dǎo)體來改變。特性改變后的二極管在使用上除了用做開關(guān)的方式之外,還有很多其他的功能,如:用來調(diào)節(jié)電壓(齊納二極管),限制高電壓從而保護電路(雪崩二極管),無線電調(diào)諧(變?nèi)荻O管),產(chǎn)生射頻振蕩(隧道二極管、耿氏二極管、IMPATT二極管)以及產(chǎn)生光(發(fā)光二極管)。
半導(dǎo)體二極管中,有利用P型和N型兩種半導(dǎo)體接合面的PN結(jié)效應(yīng),也有利用金屬與半導(dǎo)體接合產(chǎn)生的肖特基效應(yīng)達到整流作用的類型。若是PN結(jié)型的二極管,在P型側(cè)就是陽極,N型側(cè)則是陰極。
二極管符號
二極管的符號如下所示。箭頭指向正向偏置條件下常規(guī)電流的方向。這意味著陽極連接到 P 側(cè),陰極連接到 N 側(cè)。
二極管類型
二極管的種類包括:
齊納二極管(穩(wěn)壓二極管):利用在PN結(jié)加反向電壓產(chǎn)生的雪崩擊穿而產(chǎn)生穩(wěn)定電壓的二極管。
PN結(jié)二極管:是把P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體結(jié)合在一起的二極管。用硅或鍺做材料。用于整流的時候,被設(shè)計成可以通過比較大的電流。另外,用于小信號時電流變小,被設(shè)計成可以在開/關(guān)間高速切換。
江崎二極管( 隧道二極管):江崎二極管擁有利用隧道效應(yīng)的負阻抗區(qū)。多用于微波的波源。
變?nèi)荻O管:在PN結(jié)施加反向電壓時端口間的電容變化的二極管。容量根據(jù)空乏層擴大而變化。多用于收音機等電子調(diào)諧電路。
肖特基二極管:是利用金屬和半導(dǎo)體接觸時生成的肖特基勢壘的二極管。上升電壓低,因為一邊的端口是金屬,所以可以高速地開關(guān)。
光電二極管:光電二極管是將光信號變成電信號的半導(dǎo)體器件。PN結(jié)型光電二極管與其他類型的光探測器一樣,在諸如光敏電阻、感光耦合元件(Charge-coupled Device, CCD)以及光電倍增管等設(shè)備中有著廣泛應(yīng)用。
PIN二極管:以削減電容為目的,是有介于P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體之間夾著本征半導(dǎo)體的構(gòu)造的半導(dǎo)體??梢愿咚俚亻_關(guān)。
激光二極管:激光二極管具有體積小、重量輕、耗電低、驅(qū)動電路簡單、調(diào)制方便、耐機械沖擊以及抗震動等優(yōu)點,但它對過電流、過電壓以及靜電干擾極為敏感,因此,在使用時,要特別注意不要使其工作參數(shù)超過其最大允許值。
雪崩二極管:利用在PN結(jié)加反向電壓產(chǎn)生的雪崩擊穿而帶有負阻抗區(qū)的二極管。多用于微波的波源。
發(fā)光二極管:發(fā)光二極管簡稱為LED。由含鎵(Ga)、砷(As)、磷(P)、氮(N)等的化合物制成,它在照明領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,在電路及儀器中作為指示燈。