二极管的工作原理的理解,对于电子爱好者来说至关重要。它的重要结构包括P型半导体和N型半导体,二者之间形成一个PN结。在PN结中,由于两种半导体的特性差异,会产生一个电场,这个电场会阻止电流的自由流动。然而,当在二极管两端施加足够大的正向电压时,电场被克服,电流得以通过;而施加反向电压时,电场加强,电流几乎无法通过。这种特性使得二极管在电路中能够起到限流、稳压的作用,保护其他元件免受电流过大的损害。随着科技的不断发展,二极管的应用领域也在不断拓宽。从一开始的收音机、电视机等家电产品,到如今的计算机、手机等高科技产品,都离不开二极管的身影。同时,随着新材料、新工艺的不断涌现,二极管的性能也在不断提升。例如,某些特殊类型的二极管具有更高的开关速度、更低的功耗、更好的稳定性等特点,为电子设备的性能提升提供了有力支持。 当二极管反向偏置时,即正极接低电位,负极接高电位,二极管截止,电流很小。CSD17311Q5
整流、开关二极管主要参数:(7)结电容Cj(Capacitancebetweenterminals)PN结之间形成的寄生电容,该电容影响着工作频率和反向恢复时间,越小越好。(8)**工作频率fM由于PN结的结电容存在,当工作频率超过某一值时,它的单向导电性将变差。(9)正向恢复时间tfrtfr为二极管正向导通电流所需的通断时间,如下图所示。当一个快速上升的脉冲作用于二极管时,由于载流子积累,它不会立即进入导电状态。在tfr期间,二极管即使在正向也表现出高电阻。换句话说,tfr是电流向二极管阴极端扩散所需的时间。tfr定义为在规定的正向电流(IF)下,正向电压达到峰值并下降到VF的110%所需的时间,不同厂商定义不一样。(10)反向恢复时间trr(Reverserecoverytime)开关二极管从导通状态到完全关闭状态所经过的时间,一般取IR最大值的25%或10%那个时间点,不同厂商定义不一样。一般关断后电子不能瞬间停止,有一定量的反向电流流过。其漏电流越大损耗也越大。二极管阻断反向电流之前需要首先释放结电容存储的电荷,所以这个放电过程就带来了反向恢复时间。 BUZ110场效应管二极管的小型化和集成化是电子元件发展的重要趋势。
二极管PN结形成原理:P型半导体是在本征半导体(一种完全纯净的、结构完整的半导体晶体)掺入少量三价元素杂质,如硼等。因硼原子只有三个价电子,它与周围的硅原子形成共价键,因缺少一个电子,在晶体中便产生一个空位,当相邻共价键上的电子获得能量时就有可能填补这个空位,使硼原子成了不能移动的负离子,而原来的硅原子的共价键则因缺少一个电子,形成了空穴,但整个半导体仍呈中性。这种P型半导体中以空穴导电为主,空穴为多数载流子,自由电子为少数载流子。[6]N型半导体形成的原理和P型原理相似。在本征半导体中掺入五价原子,如磷等。掺入后,它与硅原子形成共价键,产生了自由电子。在N型半导体中,电子为多数载流子,空穴为少数载流子。[6]因此,在本征半导体的两个不同区域掺入三价和五价杂质元素,便形成了P型区和N型区,根据N型半导体和P型半导体的特性,可知在它们的交界处就出现了电子和空穴的浓度差异,电子和空穴都要从浓度高的区域向浓度低的区域扩散,它们的扩散使原来交界处的电中性被破坏。
二极管的种类与特点:二极管种类繁多,常见的有普通二极管、肖特基二极管、发光二极管(LED)等。普通二极管主要用于整流和开关电路;肖特基二极管具有低正向压降和快速开关特性,适用于高频电路;LED则能将电能转化为光能,广泛应用于照明和显示领域。二极管在整流电路中的应用:整流电路是将交流电转换为直流电的电路,二极管在其中起着关键作用。通过合理配置二极管,可以将交流电的负半周也转换为正向电流,从而实现全波整流。整流二极管要求具有较低的正向压降和较高的反向耐压能力。二极管在电路中起到稳定电压、保护其他元件的作用。
二极管导通时相当于开关闭合(电路接通),截止时相当于开关打开(电路切断),所以二极管可作开关用,常用型号为1N4148。由于半导体二极管具有单向导电的特性,在正偏压下PN结导通,在导通状态下的电阻很小,约为几十至几百欧;在反向偏压下,则呈截止状态,其电阻很大,一般硅二极管在10ΜΩ以上。高频条件下,二极管的势垒电容表现出来极低的阻抗,并且与二极管并联。当这个势垒电容本身容值达到一定程度时,就会严重影响二极管的开关性能。极端条件下会把二极管短路,高频电流不再通过二极管,而是直接绕路势垒电容通过,二极管就失效了。而开关二极管的势垒电容一般极小,这就相当于堵住了势垒电容这条路,达到了在高频条件下还可以保持好的单向导电性的效果。 二极管结构简单,但其功能在电子领域中不可或缺。STN790A MOS(场效应管)
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二极管是用半导体材料(硅、硒、锗等)制成的一种常见的电子器件。它有单向导电性,意思是如果给二极管阳极加上正向电压时,二极管导通。如果给阳极和阴极加上反向电压时,二极管阻断。因此,二极管的导通和阻断,就相当于开关的接通与断开。完全可以想象成电子版的逆止阀。二极管的作用它非常明显的特性就是单向导电,也就是电流只可以从二极管的一个方向流过。利用这个特性,二极管可以应用于开关电路、整流电路、限幅电路、检波电路、稳压电路、变容电路等各种调制电路。CSD17311Q5