二極管的特性與應用
幾乎在(zai)所有的(de)(de)(de)電(dian)子電(dian)路中(zhong)(zhong),都要(yao)用到半導體二極管,它在(zai)許多的(de)(de)(de)電(dian)路中(zhong)(zhong)起著重要(yao)的(de)(de)(de)作用,它是誕生最早的(de)(de)(de)半導體器件之一,其應用也非常廣泛(fan)。
二極管的應用
1、整流二極管
利(li)用(yong)二極管單向(xiang)導(dao)電性(xing),可以把方向(xiang)交替變化(hua)的(de)交流電變換成單一方向(xiang)的(de)脈動直流電。
2、開關元件
二(er)極(ji)(ji)管在(zai)(zai)正(zheng)向電(dian)壓作用(yong)下電(dian)阻很小,處于導通(tong)狀態,相當于一只接通(tong)的(de)開關(guan)(guan)(guan);在(zai)(zai)反向電(dian)壓作用(yong)下,電(dian)阻很大(da),處于截止狀態,如同一只斷開的(de)開關(guan)(guan)(guan)。利用(yong)二(er)極(ji)(ji)管的(de)開關(guan)(guan)(guan)特性,可以組成各種邏輯(ji)電(dian)路。
3、限幅元件
二極管正(zheng)向導通后,它的正(zheng)向壓降基(ji)本保(bao)持(chi)不(bu)變(bian)(硅(gui)管為(wei)(wei)0.7V,鍺管為(wei)(wei)0.3V)。利(li)用這(zhe)一(yi)特性,在(zai)電路(lu)中作為(wei)(wei)限幅元件,可以把信(xin)號幅度(du)限制在(zai)一(yi)定范圍內。
4、繼流二極管
在開關電源的電感中和繼電器等感性負載中起繼流作用(yong)。
5、檢波二極管
在收(shou)音機中起檢(jian)波(bo)作用。
6、變容二極管
使用于電視機的高頻頭中。
二極管的工作原理
晶(jing)體(ti)二(er)極管(guan)為(wei)一(yi)(yi)個由(you)p型(xing)半導(dao)體(ti)和(he)(he)n型(xing)半導(dao)體(ti)形(xing)成(cheng)的(de)p-n結(jie),在其界(jie)面處兩(liang)側形(xing)成(cheng)空間(jian)電(dian)(dian)(dian)荷(he)層,并(bing)建(jian)有(you)(you)自(zi)(zi)建(jian)電(dian)(dian)(dian)場(chang)(chang)。當不存在外(wai)(wai)加電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)時(shi),由(you)于p-n 結(jie)兩(liang)邊載流(liu)(liu)子(zi)濃度(du)差(cha)引起的(de)擴散(san)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)和(he)(he)自(zi)(zi)建(jian)電(dian)(dian)(dian)場(chang)(chang)引起的(de)漂移電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)相等而(er)處于電(dian)(dian)(dian)平衡狀態。當外(wai)(wai)界(jie)有(you)(you)正向電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)偏置時(shi),外(wai)(wai)界(jie)電(dian)(dian)(dian)場(chang)(chang)和(he)(he)自(zi)(zi)建(jian)電(dian)(dian)(dian)場(chang)(chang)的(de)互相抑消作用使載流(liu)(liu)子(zi)的(de)擴散(san)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)增加引起了(le)正向電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)。當外(wai)(wai)界(jie)有(you)(you)反(fan)向電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)偏置時(shi),外(wai)(wai)界(jie)電(dian)(dian)(dian)場(chang)(chang)和(he)(he)自(zi)(zi)建(jian)電(dian)(dian)(dian)場(chang)(chang)進一(yi)(yi)步加強,形(xing)成(cheng)在一(yi)(yi)定反(fan)向電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)范圍內與反(fan)向偏置電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)值無關的(de)反(fan)向飽(bao)和(he)(he)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)I0。當外(wai)(wai)加的(de)反(fan)向電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)高(gao)到一(yi)(yi)定程(cheng)度(du)時(shi),p-n結(jie)空間(jian)電(dian)(dian)(dian)荷(he)層中的(de)電(dian)(dian)(dian)場(chang)(chang)強度(du)達到臨界(jie)值產(chan)生載流(liu)(liu)子(zi)的(de)倍增過程(cheng),產(chan)生大(da)量電(dian)(dian)(dian)子(zi)空穴對,產(chan)生了(le)數值很大(da)的(de)反(fan)向擊穿電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu),稱為(wei)二(er)極管(guan)的(de)擊穿現象。
二極管的類型
二(er)(er)(er)(er)(er)(er)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)管(guan)種類有很多,按(an)照(zhao)(zhao)所用(yong)(yong)的(de)(de)(de)半(ban)導體材料,可分為鍺二(er)(er)(er)(er)(er)(er)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)管(guan)(Ge管(guan))和硅二(er)(er)(er)(er)(er)(er)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)管(guan)(Si管(guan))。根據其不(bu)同用(yong)(yong)途,可分為檢波二(er)(er)(er)(er)(er)(er)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)管(guan)、整流二(er)(er)(er)(er)(er)(er)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)管(guan)、穩壓(ya)二(er)(er)(er)(er)(er)(er)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)管(guan)、開關二(er)(er)(er)(er)(er)(er)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)管(guan)、隔離二(er)(er)(er)(er)(er)(er)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)管(guan)、肖特基二(er)(er)(er)(er)(er)(er)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)管(guan)、發光(guang)二(er)(er)(er)(er)(er)(er)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)管(guan)等(deng)。按(an)照(zhao)(zhao)管(guan)芯結構,又可分為點接(jie)(jie)觸(chu)型(xing)二(er)(er)(er)(er)(er)(er)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)管(guan)、面接(jie)(jie)觸(chu)型(xing)二(er)(er)(er)(er)(er)(er)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)管(guan)及平面型(xing)二(er)(er)(er)(er)(er)(er)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)管(guan)。點接(jie)(jie)觸(chu)型(xing)二(er)(er)(er)(er)(er)(er)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)管(guan)是(shi)用(yong)(yong)一(yi)(yi)(yi)根很細(xi)的(de)(de)(de)金屬(shu)絲壓(ya)在(zai)光(guang)潔(jie)的(de)(de)(de)半(ban)導體晶片(pian)表面,通(tong)(tong)以脈沖(chong)電(dian)流,使觸(chu)絲一(yi)(yi)(yi)端(duan)與晶片(pian)牢固地燒結在(zai)一(yi)(yi)(yi)起(qi),形成(cheng)(cheng)一(yi)(yi)(yi)個“PN結”。由于是(shi)點接(jie)(jie)觸(chu),只允許(xu)通(tong)(tong)過(guo)較(jiao)小(xiao)的(de)(de)(de)電(dian)流(不(bu)超過(guo)幾(ji)十(shi)(shi)毫安(an)(an)),適用(yong)(yong)于高頻(pin)小(xiao)電(dian)流電(dian)路,如(ru)收(shou)音機的(de)(de)(de)檢波等(deng)。面接(jie)(jie)觸(chu)型(xing)二(er)(er)(er)(er)(er)(er)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)管(guan)的(de)(de)(de)“PN結”面積較(jiao)大,允許(xu)通(tong)(tong)過(guo)較(jiao)大的(de)(de)(de)電(dian)流(幾(ji)安(an)(an)到幾(ji)十(shi)(shi)安(an)(an)),主(zhu)要用(yong)(yong)于把交流電(dian)變換成(cheng)(cheng)直流電(dian)的(de)(de)(de)“整流”電(dian)路中(zhong)。平面型(xing)二(er)(er)(er)(er)(er)(er)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)管(guan)是(shi)一(yi)(yi)(yi)種特制的(de)(de)(de)硅二(er)(er)(er)(er)(er)(er)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)管(guan),它不(bu)僅能(neng)(neng)通(tong)(tong)過(guo)較(jiao)大的(de)(de)(de)電(dian)流,而且(qie)性(xing)能(neng)(neng)穩定可靠,多用(yong)(yong)于開關、脈沖(chong)及高頻(pin)電(dian)路中(zhong)。
一、根據構造分類
半導(dao)體(ti)二極管(guan)(guan)主(zhu)要是依靠PN結而工作的。與PN結不可分割的點接觸型(xing)和肖特(te)基(ji)型(xing),也被列入一般的二極管(guan)(guan)的范圍(wei)內。包括(kuo)這兩(liang)種型(xing)號在內,根(gen)據PN結構造面的特(te)點,把晶體(ti)二極管(guan)(guan)分類如下:
1、點接觸型二極管
點接觸(chu)(chu)型二(er)極管是(shi)在鍺或硅材料的單晶(jing)片上壓觸(chu)(chu)一根金(jin)屬針(zhen)后,再通過電(dian)流法(fa)而形成的。因(yin)此(ci)(ci),其PN結(jie)的靜(jing)電(dian)容量小,適用(yong)于(yu)高頻電(dian)路。但是(shi),與(yu)面結(jie)型相比較(jiao),點接觸(chu)(chu)型二(er)極管正向(xiang)特(te)性和(he)反(fan)向(xiang)特(te)性都差,因(yin)此(ci)(ci),不能使用(yong)于(yu)大電(dian)流和(he)整(zheng)流。因(yin)為構造(zao)簡單,所(suo)以價(jia)格(ge)便宜。對于(yu)小信號的檢波、整(zheng)流、調制、混頻和(he)限幅等一般用(yong)途而言,它是(shi)應用(yong)范(fan)圍較(jiao)廣的類型。
2、鍵型二極管
鍵(jian)型(xing)(xing)二(er)(er)(er)極(ji)(ji)管(guan)是在鍺或硅的(de)(de)單晶片上熔(rong)接(jie)(jie)或銀的(de)(de)細(xi)絲而形成的(de)(de)。其(qi)特(te)性介于點(dian)(dian)接(jie)(jie)觸型(xing)(xing)二(er)(er)(er)極(ji)(ji)管(guan)和(he)合金型(xing)(xing)二(er)(er)(er)極(ji)(ji)管(guan)之間。與點(dian)(dian)接(jie)(jie)觸型(xing)(xing)相(xiang)比較,雖然(ran)鍵(jian)型(xing)(xing)二(er)(er)(er)極(ji)(ji)管(guan)的(de)(de)PN結電容量稍有增(zeng)加,但正向特(te)性特(te)別優良。多作開關(guan)用,有時也被應用于檢波和(he)電源(yuan)整流(不(bu)大(da)于50mA)。在鍵(jian)型(xing)(xing)二(er)(er)(er)極(ji)(ji)管(guan)中(zhong),熔(rong)接(jie)(jie)金絲的(de)(de)二(er)(er)(er)極(ji)(ji)管(guan)有時被稱(cheng)金鍵(jian)型(xing)(xing),熔(rong)接(jie)(jie)銀絲的(de)(de)二(er)(er)(er)極(ji)(ji)管(guan)有時被稱(cheng)為銀鍵(jian)型(xing)(xing)。
3、合金型二極管
在(zai)N型鍺或硅(gui)的(de)單晶片上,通過合金銦(yin)、鋁等(deng)金屬的(de)方法制作PN結而形成的(de)。正向電壓降(jiang)小,適于大(da)電流整流。因其PN結反向時靜電容量(liang)大(da),所以不適于高頻檢波和高頻整流。
4、擴散型二極管
在高溫的(de)(de)P型(xing)雜質(zhi)氣體中,加熱N型(xing)鍺或硅的(de)(de)單晶片(pian),使(shi)單晶片(pian)表(biao)面的(de)(de)一部變成P型(xing),以此法PN結。因PN結正(zheng)向電壓(ya)降小,適用于大電流(liu)整流(liu)。最近,使(shi)用大電流(liu)整流(liu)器的(de)(de)主流(liu)已由硅合(he)金型(xing)轉移(yi)到硅擴散(san)型(xing)。
5、臺面型二極管
PN結的制作方法雖然(ran)與擴散(san)(san)型(xing)(xing)(xing)相同(tong),但是(shi),只保留PN結及(ji)其(qi)必要的部分(fen)(fen),把(ba)不必要的部分(fen)(fen)用藥品腐蝕掉。其(qi)剩余的部分(fen)(fen)便呈(cheng)現(xian)出臺面(mian)形(xing),因(yin)而(er)得(de)名。初期生產的臺面(mian)型(xing)(xing)(xing),是(shi)對半導(dao)體(ti)材料(liao)使用擴散(san)(san)法而(er)制成的。因(yin)此,又把(ba)這種(zhong)臺面(mian)型(xing)(xing)(xing)稱為擴散(san)(san)臺面(mian)型(xing)(xing)(xing)。對于(yu)這一(yi)類型(xing)(xing)(xing)來說(shuo),似乎大電流整流用的產品型(xing)(xing)(xing)號(hao)很少,而(er)小電流開關用的產品型(xing)(xing)(xing)號(hao)卻很多(duo)。
6、平面型二極管
在半(ban)導體(ti)(ti)單晶片(pian)(主(zhu)要(yao)地是(shi)N型(xing)(xing)(xing)(xing)硅單晶片(pian))上(shang),擴(kuo)散(san)(san)P型(xing)(xing)(xing)(xing)雜質(zhi),利(li)用(yong)(yong)硅片(pian)表(biao)面(mian)(mian)氧(yang)化膜的(de)(de)(de)屏蔽作(zuo)(zuo)用(yong)(yong),在N型(xing)(xing)(xing)(xing)硅單晶片(pian)上(shang)僅選(xuan)擇(ze)性(xing)(xing)地擴(kuo)散(san)(san)一部分而(er)形成的(de)(de)(de)PN結(jie)(jie)。因(yin)此,不需要(yao)為調整PN結(jie)(jie)面(mian)(mian)積(ji)的(de)(de)(de)藥品腐蝕作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)。由(you)于(yu)半(ban)導體(ti)(ti)表(biao)面(mian)(mian)被制(zhi)作(zuo)(zuo)得平(ping)整,故(gu)而(er)得名。并且,PN結(jie)(jie)合的(de)(de)(de)表(biao)面(mian)(mian),因(yin)被氧(yang)化膜覆蓋,所以公認為是(shi)穩(wen)定性(xing)(xing)好和壽命長的(de)(de)(de)類型(xing)(xing)(xing)(xing)。最初,對(dui)于(yu)被使(shi)用(yong)(yong)的(de)(de)(de)半(ban)導體(ti)(ti)材料是(shi)采用(yong)(yong)外(wai)(wai)延法(fa)形成的(de)(de)(de),故(gu)又把平(ping)面(mian)(mian)型(xing)(xing)(xing)(xing)稱為外(wai)(wai)延平(ping)面(mian)(mian)型(xing)(xing)(xing)(xing)。對(dui)平(ping)面(mian)(mian)型(xing)(xing)(xing)(xing)二(er)極(ji)管而(er)言,似乎使(shi)用(yong)(yong)于(yu)大電流整流用(yong)(yong)的(de)(de)(de)型(xing)(xing)(xing)(xing)號很(hen)少,而(er)作(zuo)(zuo)小電流開(kai)關用(yong)(yong)的(de)(de)(de)型(xing)(xing)(xing)(xing)號則很(hen)多。
7、合金擴散型二極管
它是合金型的(de)(de)一種。合金材料是容易被擴散(san)的(de)(de)材料。把難以制作的(de)(de)材料通過巧(qiao)妙地摻配雜質(zhi),就能與(yu)合金一起過擴散(san),以便(bian)在已經形成(cheng)的(de)(de)PN結中獲得雜質(zhi)的(de)(de)恰當的(de)(de)濃度分布。此法適用于(yu)制造高靈敏度的(de)(de)變容二極(ji)管(guan)。
8、外延型二極管
用外延面長(chang)的(de)(de)過程制(zhi)造PN結而(er)形成的(de)(de)二(er)極管(guan)。制(zhi)造時需要非常高(gao)(gao)超的(de)(de)技(ji)術。因能隨意(yi)地控制(zhi)雜質的(de)(de)不同(tong)濃(nong)度的(de)(de)分布,故適(shi)宜于制(zhi)造高(gao)(gao)靈敏度的(de)(de)變(bian)容二(er)極管(guan)。
9、肖特基二極管
基本(ben)原理(li)是:在金(jin)屬(例如鉛)和半導體(N型(xing)硅片(pian))的接觸面上,用已形成的肖特(te)(te)基來阻(zu)擋反向電壓(ya)。肖特(te)(te)基與PN結的整流作(zuo)用原理(li)有根(gen)本(ben)性的差異。其(qi)耐壓(ya)程度只有40V左右。其(qi)特(te)(te)長(chang)是:開(kai)關速度非(fei)常快(kuai):反向恢(hui)復(fu)時間(jian)trr特(te)(te)別(bie)地短。因(yin)此,能(neng)制作(zuo)開(kai)關二極(ji)和低(di)壓(ya)大電流整流二極(ji)管。
二、根據用途分類
1、檢波用二極管
就原理而(er)言,從(cong)輸(shu)入信號(hao)中取出調制(zhi)(zhi)信號(hao)是檢(jian)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo),以整(zheng)流(liu)(liu)電(dian)流(liu)(liu)的大小(100mA)作(zuo)為界(jie)線通常把輸(shu)出電(dian)流(liu)(liu)小于100mA的叫檢(jian)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)。鍺材料點(dian)接觸(chu)型、工作(zuo)頻率可達400MHz,正向壓降小,結(jie)電(dian)容(rong)小,檢(jian)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)效(xiao)率高,頻率特(te)性(xing)好(hao),為2AP型。類似點(dian)觸(chu)型那樣檢(jian)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)用(yong)(yong)的二極管(guan),除用(yong)(yong)于檢(jian)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)外,還能(neng)夠用(yong)(yong)于限(xian)幅、削波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)、調制(zhi)(zhi)、混頻、開關等電(dian)路。也有為調頻檢(jian)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)專用(yong)(yong)的特(te)性(xing)一致(zhi)性(xing)好(hao)的兩(liang)只(zhi)二極管(guan)組合件(jian)。
2、整流用二極管
就原理而言,從輸入(ru)交流(liu)(liu)(liu)中得到輸出(chu)(chu)的(de)直(zhi)流(liu)(liu)(liu)是整(zheng)流(liu)(liu)(liu)。以整(zheng)流(liu)(liu)(liu)電流(liu)(liu)(liu)的(de)大小(100mA)作(zuo)為界線通常把輸出(chu)(chu)電流(liu)(liu)(liu)大于100mA的(de)叫整(zheng)流(liu)(liu)(liu)。面結型,工作(zuo)頻(pin)(pin)率小于KHz,最高反向(xiang)電壓從25伏至3000伏分A~X共22檔(dang)。分類如(ru)下:①硅半導體整(zheng)流(liu)(liu)(liu)二(er)極(ji)管2CZ型、②硅橋式整(zheng)流(liu)(liu)(liu)器(qi)QL型、③用(yong)于電視機(ji)高壓硅堆工作(zuo)頻(pin)(pin)率近100KHz的(de)2CLG型。
3、限幅用二極管
大多數(shu)二(er)極(ji)(ji)(ji)管(guan)(guan)能(neng)作為限幅(fu)使用(yong)。也有(you)(you)象(xiang)保護儀(yi)表用(yong)和(he)高(gao)頻齊(qi)納管(guan)(guan)那(nei)樣(yang)的(de)(de)專用(yong)限幅(fu)二(er)極(ji)(ji)(ji)管(guan)(guan)。為了使這(zhe)些二(er)極(ji)(ji)(ji)管(guan)(guan)具有(you)(you)特(te)別強的(de)(de)限制(zhi)(zhi)尖(jian)銳振(zhen)幅(fu)的(de)(de)作用(yong),通(tong)常(chang)使用(yong)硅材料制(zhi)(zhi)造的(de)(de)二(er)極(ji)(ji)(ji)管(guan)(guan)。也有(you)(you)這(zhe)樣(yang)的(de)(de)組(zu)件出售:依(yi)據限制(zhi)(zhi)電壓(ya)需要,把若(ruo)干(gan)個必要的(de)(de)整流二(er)極(ji)(ji)(ji)管(guan)(guan)串聯起來形成一(yi)個整體。
4、調制用二極管
通常指的是(shi)(shi)環形調制(zhi)專用的二(er)極管。就是(shi)(shi)正向(xiang)特性(xing)一(yi)致性(xing)好的四(si)個二(er)極管的組合(he)件。即使其(qi)它變容二(er)極管也(ye)有調制(zhi)用途,但(dan)它們通常是(shi)(shi)直接作為調頻用。
5、混頻用二極管
使用(yong)二極(ji)管混頻方式時(shi),在500~10,000Hz的頻率(lv)范圍內,多采用(yong)肖特基型(xing)和點接(jie)觸型(xing)二極(ji)管。
6、放大用二極管
用二極(ji)(ji)(ji)管(guan)(guan)放(fang)大(da),大(da)致有依靠隧道(dao)二極(ji)(ji)(ji)管(guan)(guan)和體(ti)效應二極(ji)(ji)(ji)管(guan)(guan)那樣(yang)的負阻性器(qi)件的放(fang)大(da),以及用變(bian)(bian)容(rong)二極(ji)(ji)(ji)管(guan)(guan)的參量放(fang)大(da)。因(yin)此(ci),放(fang)大(da)用二極(ji)(ji)(ji)管(guan)(guan)通常是指隧道(dao)二極(ji)(ji)(ji)管(guan)(guan)、體(ti)效應二極(ji)(ji)(ji)管(guan)(guan)和變(bian)(bian)容(rong)二極(ji)(ji)(ji)管(guan)(guan)。
7、開關用二極管
有在小(xiao)電流下(10mA程度(du))使用的(de)邏(luo)輯運(yun)算和(he)在數百毫安下使用的(de)磁芯激勵用開(kai)關二極(ji)管(guan)(guan)。小(xiao)電流的(de)開(kai)關二極(ji)管(guan)(guan)通常有點接觸型(xing)(xing)(xing)和(he)鍵型(xing)(xing)(xing)等二極(ji)管(guan)(guan),也有在高溫(wen)下還可能工作的(de)硅(gui)(gui)擴散型(xing)(xing)(xing)、臺面(mian)型(xing)(xing)(xing)和(he)平面(mian)型(xing)(xing)(xing)二極(ji)管(guan)(guan)。開(kai)關二極(ji)管(guan)(guan)的(de)特長是開(kai)關速(su)度(du)快(kuai)。而(er)(er)肖特基型(xing)(xing)(xing)二極(ji)管(guan)(guan)的(de)開(kai)關時(shi)間特短,因而(er)(er)是理想的(de)開(kai)關二極(ji)管(guan)(guan)。2AK型(xing)(xing)(xing)點接觸為中(zhong)速(su)開(kai)關電路用;2CK型(xing)(xing)(xing)平面(mian)接觸為高速(su)開(kai)關電路用;用于開(kai)關、限幅、鉗位或檢(jian)波等電路;肖特基(SBD)硅(gui)(gui)大(da)電流開(kai)關,正向壓降小(xiao),速(su)度(du)快(kuai)、效率高。
8、變容二極管
用(yong)(yong)于(yu)自動頻(pin)(pin)率(lv)控(kong)制(AFC)和(he)調(diao)(diao)(diao)諧用(yong)(yong)的(de)小功率(lv)二極(ji)管(guan)稱變(bian)(bian)容(rong)二極(ji)管(guan)。日本廠商(shang)方面也有其(qi)它(ta)許多叫法(fa)。通過(guo)施加反向電(dian)(dian)(dian)壓(ya), 使其(qi)PN結的(de)靜(jing)電(dian)(dian)(dian)容(rong)量(liang)發(fa)生變(bian)(bian)化。因此,被使用(yong)(yong)于(yu)自動頻(pin)(pin)率(lv)控(kong)制、掃描振(zhen)蕩(dang)、調(diao)(diao)(diao)頻(pin)(pin)和(he)調(diao)(diao)(diao)諧等用(yong)(yong)途(tu)。通常,雖然是采用(yong)(yong)硅(gui)(gui)的(de)擴(kuo)散型(xing)(xing)二極(ji)管(guan),但(dan)是也可采用(yong)(yong)合(he)金擴(kuo)散型(xing)(xing)、外延結合(he)型(xing)(xing)、雙重擴(kuo)散型(xing)(xing)等特殊制作的(de)二極(ji)管(guan),因為這(zhe)些二極(ji)管(guan)對于(yu)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)而(er)言,其(qi)靜(jing)電(dian)(dian)(dian)容(rong)量(liang)的(de)變(bian)(bian)化率(lv)特別(bie)大。結電(dian)(dian)(dian)容(rong)隨反向電(dian)(dian)(dian)壓(ya)VR變(bian)(bian)化,取代可變(bian)(bian)電(dian)(dian)(dian)容(rong),用(yong)(yong)作調(diao)(diao)(diao)諧回路、振(zhen)蕩(dang)電(dian)(dian)(dian)路、鎖相環路,常用(yong)(yong)于(yu)電(dian)(dian)(dian)視機(ji)高頻(pin)(pin)頭的(de)頻(pin)(pin)道轉換和(he)調(diao)(diao)(diao)諧電(dian)(dian)(dian)路,多以(yi)硅(gui)(gui)材(cai)料制作。
9、頻率倍增用二極管
對二(er)(er)極(ji)(ji)(ji)管(guan)的(de)(de)(de)頻(pin)率(lv)(lv)倍增作用(yong)而言,有依(yi)靠(kao)變容二(er)(er)極(ji)(ji)(ji)管(guan)的(de)(de)(de)頻(pin)率(lv)(lv)倍增和(he)依(yi)靠(kao)階躍(即急變)二(er)(er)極(ji)(ji)(ji)管(guan)的(de)(de)(de)頻(pin)率(lv)(lv)倍增。頻(pin)率(lv)(lv)倍增用(yong)的(de)(de)(de)變容二(er)(er)極(ji)(ji)(ji)管(guan)稱為可變電(dian)(dian)抗(kang)器(qi),可變電(dian)(dian)抗(kang)器(qi)雖然(ran)和(he)自動(dong)頻(pin)率(lv)(lv)控制用(yong)的(de)(de)(de)變容二(er)(er)極(ji)(ji)(ji)管(guan)的(de)(de)(de)工(gong)作原理相同(tong),但電(dian)(dian)抗(kang)器(qi)的(de)(de)(de)構造卻能承受(shou)大功率(lv)(lv)。階躍二(er)(er)極(ji)(ji)(ji)管(guan)又(you)被稱為階躍恢復(fu)二(er)(er)極(ji)(ji)(ji)管(guan),從(cong)導通切換到關閉時的(de)(de)(de)反向恢復(fu)時間trr短(duan),因此,其特長是急速地變成關閉的(de)(de)(de)轉移(yi)時間顯著(zhu)地短(duan)。如(ru)果對階躍二(er)(er)極(ji)(ji)(ji)管(guan)施加正(zheng)弦波(bo)(bo),那么,因tt(轉移(yi)時間)短(duan),所以輸(shu)出波(bo)(bo)形(xing)急驟地被夾斷,故能產生(sheng)很(hen)多高頻(pin)諧(xie)波(bo)(bo)。
10、穩壓二極管
是代替(ti)穩壓(ya)(ya)電(dian)子二(er)極管(guan)(guan)的產品(pin)。被制(zhi)作(zuo)成(cheng)為(wei)(wei)硅的擴散型或合金型。是反(fan)向擊穿特(te)性曲線急(ji)驟變化的二(er)極管(guan)(guan)。作(zuo)為(wei)(wei)控制(zhi)電(dian)壓(ya)(ya)和標準(zhun)電(dian)壓(ya)(ya)使用而制(zhi)作(zuo)的。二(er)極管(guan)(guan)工作(zuo)時的端電(dian)壓(ya)(ya)(又稱齊納(na)電(dian)壓(ya)(ya))從3V左右到150V,按每隔10%,能(neng)劃分成(cheng)許(xu)多等(deng)級。在功率(lv)方面,也有從200mW至100W以(yi)上的產品(pin)。工作(zuo)在反(fan)向擊穿狀態,硅材料制(zhi)作(zuo),動態電(dian)阻RZ很小,一般為(wei)(wei)2CW型;將兩個互補二(er)極管(guan)(guan)反(fan)向串接以(yi)減少(shao)溫度系數則為(wei)(wei)2DW型。
11、PIN型二極管(PIN Diode)
這(zhe)是在P區(qu)(qu)和N區(qu)(qu)之間夾一層(ceng)本(ben)征(zheng)(zheng)半導體(ti)(ti)(或低(di)濃度雜質的(de)(de)(de)半導體(ti)(ti))構造的(de)(de)(de)晶體(ti)(ti)二(er)極(ji)管。PIN中的(de)(de)(de)I是“本(ben)征(zheng)(zheng)”意義的(de)(de)(de)英文略(lve)語。當其(qi)工作頻率超過(guo)100MHz時,由(you)于(yu)少數(shu)載(zai)流(liu)子的(de)(de)(de)存貯效應和“本(ben)征(zheng)(zheng)”層(ceng)中的(de)(de)(de)渡(du)越時間效應,其(qi)二(er)極(ji)管失去(qu)整流(liu)作用(yong)而(er)(er)(er)變(bian)(bian)成阻(zu)抗(kang)元件,并且,其(qi)阻(zu)抗(kang)值隨(sui)偏置(zhi)(zhi)電壓而(er)(er)(er)改變(bian)(bian)。在零偏置(zhi)(zhi)或直流(liu)反向偏置(zhi)(zhi)時,“本(ben)征(zheng)(zheng)”區(qu)(qu)的(de)(de)(de)阻(zu)抗(kang)很高(gao);在直流(liu)正向偏置(zhi)(zhi)時,由(you)于(yu)載(zai)流(liu)子注(zhu)入(ru)“本(ben)征(zheng)(zheng)”區(qu)(qu),而(er)(er)(er)使(shi)“本(ben)征(zheng)(zheng)”區(qu)(qu)呈(cheng)現出低(di)阻(zu)抗(kang)狀態。因此,可以(yi)把(ba)PIN二(er)極(ji)管作為可變(bian)(bian)阻(zu)抗(kang)元件使(shi)用(yong)。它常被應用(yong)于(yu)高(gao)頻開關(即微波開關)、移相、調制、限幅等電路中。
12、 雪崩二極管 (Avalanche Diode)
它(ta)是(shi)在(zai)外加電(dian)壓作(zuo)用(yong)下可(ke)以(yi)產(chan)生(sheng)高頻(pin)振(zhen)蕩(dang)的晶體(ti)管。產(chan)生(sheng)高頻(pin)振(zhen)蕩(dang)的工作(zuo)原理是(shi)欒(luan)的:利(li)用(yong)雪崩(beng)擊穿對(dui)晶體(ti)注入(ru)載流(liu)(liu)子,因載流(liu)(liu)子渡越晶片需要一定的時間,所(suo)以(yi)其電(dian)流(liu)(liu)滯后于電(dian)壓,出現(xian)延遲時間,若適當地控制(zhi)渡越時間,那么,在(zai)電(dian)流(liu)(liu)和電(dian)壓關系(xi)上就會出現(xian)負阻(zu)效應(ying),從(cong)而產(chan)生(sheng)高頻(pin)振(zhen)蕩(dang)。它(ta)常被應(ying)用(yong)于微波領域(yu)的振(zhen)蕩(dang)電(dian)路中。
13、江崎二極管 (Tunnel Diode)
它是以(yi)(yi)隧道效應電(dian)(dian)流(liu)為主(zhu)要(yao)電(dian)(dian)流(liu)分量的(de)(de)晶體二極管。其(qi)(qi)基底材料是砷(shen)化鎵和(he)(he)鍺。其(qi)(qi)P型(xing)區的(de)(de)N型(xing)區是高(gao)摻雜的(de)(de)(即(ji)高(gao)濃度(du)雜質的(de)(de))。隧道電(dian)(dian)流(liu)由這些簡并態半導(dao)體的(de)(de)量子力學效應所產生。發生隧道效應具備如下(xia)(xia)(xia)三個(ge)條件(jian):①費米能(neng)級位于導(dao)帶(dai)和(he)(he)滿帶(dai)內;②空間電(dian)(dian)荷(he)層(ceng)寬度(du)必須很(hen)窄(0.01微(wei)米以(yi)(yi)下(xia)(xia)(xia));簡并半導(dao)體P型(xing)區和(he)(he)N型(xing)區中的(de)(de)空穴和(he)(he)電(dian)(dian)子在(zai)同一能(neng)級上有交(jiao)疊的(de)(de)可能(neng)性。江崎二極管為雙端子有源器(qi)件(jian)。其(qi)(qi)主(zhu)要(yao)參(can)數有峰谷電(dian)(dian)流(liu)比(IP/PV),其(qi)(qi)中,下(xia)(xia)(xia)標“P”代表(biao)(biao)“峰”;而下(xia)(xia)(xia)標“V”代表(biao)(biao)“谷”。江崎二極管可以(yi)(yi)被(bei)應用于低噪聲高(gao)頻放大器(qi)及高(gao)頻振蕩(dang)器(qi)中(其(qi)(qi)工作頻率可達毫米波(bo)段),也可以(yi)(yi)被(bei)應用于高(gao)速(su)開(kai)關電(dian)(dian)路中。
14、快速關斷(階躍恢復)二極管 (Step Recovary Diode)
它也(ye)是一種具(ju)有(you)PN結(jie)(jie)的(de)二(er)(er)極(ji)(ji)管(guan)(guan)。其結(jie)(jie)構上的(de)特點是:在PN結(jie)(jie)邊(bian)界處具(ju)有(you)陡峭的(de)雜質分(fen)布區,從而形成“自助(zhu)電(dian)場(chang)”。由于PN結(jie)(jie)在正(zheng)向偏壓下,以少數載流(liu)子導(dao)電(dian),并在PN結(jie)(jie)附近(jin)具(ju)有(you)電(dian)荷(he)存貯(zhu)(zhu)效(xiao)應,使其反向電(dian)流(liu)需要經歷一個“存貯(zhu)(zhu)時(shi)間”后(hou)才能(neng)降至最小值(zhi)(反向飽和(he)電(dian)流(liu)值(zhi))。階躍(yue)恢(hui)復二(er)(er)極(ji)(ji)管(guan)(guan)的(de)“自助(zhu)電(dian)場(chang)”縮(suo)短了存貯(zhu)(zhu)時(shi)間,使反向電(dian)流(liu)快速截止,并產生豐富的(de)諧波分(fen)量。利(li)用這些諧波分(fen)量可設(she)計出梳狀(zhuang)頻譜發(fa)生電(dian)路。快速關斷(階躍(yue)恢(hui)復)二(er)(er)極(ji)(ji)管(guan)(guan)用于脈沖和(he)高次諧波電(dian)路中。
15、肖特基二極管 (Schottky Barrier Diode)
它是(shi)(shi)具有肖特基(ji)特性的(de)(de)“金(jin)(jin)屬(shu)半(ban)(ban)導(dao)體(ti)(ti)結”的(de)(de)二(er)極(ji)管(guan)(guan)。其(qi)(qi)正向(xiang)起(qi)始電壓較(jiao)低。其(qi)(qi)金(jin)(jin)屬(shu)層除材(cai)料外,還可(ke)(ke)以(yi)采用金(jin)(jin)、鉬(mu)、鎳、鈦(tai)等(deng)材(cai)料。其(qi)(qi)半(ban)(ban)導(dao)體(ti)(ti)材(cai)料采用硅或砷化鎵,多為N型半(ban)(ban)導(dao)體(ti)(ti)。這(zhe)種器(qi)件(jian)是(shi)(shi)由(you)多數(shu)載(zai)流(liu)(liu)子導(dao)電的(de)(de),所以(yi),其(qi)(qi)反向(xiang)飽和(he)電流(liu)(liu)較(jiao)以(yi)少(shao)數(shu)載(zai)流(liu)(liu)子導(dao)電的(de)(de)PN結大得多。由(you)于肖特基(ji)二(er)極(ji)管(guan)(guan)中(zhong)少(shao)數(shu)載(zai)流(liu)(liu)子的(de)(de)存貯效應甚(shen)微,所以(yi)其(qi)(qi)頻率響僅為RC時間常(chang)數(shu)限制,因(yin)而,它是(shi)(shi)高(gao)頻和(he)快速開關(guan)的(de)(de)理想器(qi)件(jian)。其(qi)(qi)工作頻率可(ke)(ke)達100GHz。并(bing)且,MIS(金(jin)(jin)屬(shu)-絕緣(yuan)體(ti)(ti)-半(ban)(ban)導(dao)體(ti)(ti))肖特基(ji)二(er)極(ji)管(guan)(guan)可(ke)(ke)以(yi)用來制作太陽能電池或發光(guang)二(er)極(ji)管(guan)(guan)。
16、阻尼二極管
具有較高(gao)的反向工作(zuo)電(dian)壓(ya)和(he)峰(feng)值電(dian)流(liu),正(zheng)向壓(ya)降(jiang)小,高(gao)頻高(gao)壓(ya)整(zheng)流(liu)二極管(guan),用在(zai)電(dian)視機(ji)行掃(sao)描電(dian)路(lu)作(zuo)阻尼和(he)升壓(ya)整(zheng)流(liu)用。
17、瞬變電壓抑制二極管
TVP管,對電(dian)路進行快速過(guo)壓保護,分(fen)雙(shuang)極(ji)型和單(dan)極(ji)型兩種,按峰值(zhi)功率(500W-5000W)和電(dian)壓(8.2V~200V)分(fen)類。
18、雙基極二極管(單結晶體管)
兩(liang)個基極,一個發射極的三端負阻(zu)器件(jian),用于張馳振蕩電路(lu),定時電壓(ya)讀出電路(lu)中,它具(ju)有頻率易調(diao)、溫(wen)度穩定性好等(deng)優點。
19、發光二極管
用(yong)磷(lin)化鎵、磷(lin)砷化鎵材料制成,體積小,正(zheng)向(xiang)驅動發光。工作(zuo)電(dian)壓低(di),工作(zuo)電(dian)流(liu)小,發光均(jun)勻、壽(shou)命長、可發紅、黃、綠單(dan)色光。
三、根據特性分類
點接觸型二(er)極管,按正向和反向特性分類如(ru)下(xia)。
1、一般用點接觸型二極管
這種二極管正(zheng)如標題所(suo)說的那樣,通常被使用于(yu)檢波和(he)整流(liu)電(dian)路中,是正(zheng)向(xiang)和(he)反(fan)向(xiang)特(te)性(xing)既不特(te)別好,也(ye)不特(te)別壞(huai)的中間產品。如:SD34、SD46、1N34A等等屬于(yu)這一類。
2、高反向耐壓點接觸型二極管
是最(zui)大(da)峰值反(fan)向(xiang)電(dian)壓(ya)和(he)最(zui)大(da)直流(liu)反(fan)向(xiang)電(dian)壓(ya)很(hen)高(gao)的產品。使用于(yu)高(gao)壓(ya)電(dian)路的檢波和(he)整流(liu)。這(zhe)種型(xing)號的二(er)極(ji)(ji)管一(yi)般(ban)正向(xiang)特性不太好或一(yi)般(ban)。在點接(jie)觸型(xing)鍺(zang)(zang)二(er)極(ji)(ji)管中,有SD38、1N38A、OA81等等。這(zhe)種鍺(zang)(zang)材料(liao)二(er)極(ji)(ji)管,其耐壓(ya)受到限制(zhi)。要求(qiu)更高(gao)時有硅合金和(he)擴散型(xing)。
3、高反向電阻點接觸型二極管
正向(xiang)電(dian)壓(ya)特(te)性和一(yi)般用二(er)(er)極管相同。雖(sui)然其(qi)反(fan)(fan)(fan)方向(xiang)耐(nai)壓(ya)也是特(te)別(bie)地(di)高(gao),但(dan)反(fan)(fan)(fan)向(xiang)電(dian)流小,因此(ci)其(qi)特(te)長是反(fan)(fan)(fan)向(xiang)電(dian)阻高(gao)。使用于高(gao)輸入電(dian)阻的電(dian)路和高(gao)阻負荷電(dian)阻的電(dian)路中,就鍺材料高(gao)反(fan)(fan)(fan)向(xiang)電(dian)阻型二(er)(er)極管而(er)言,SD54、1N54A等等屬于這類二(er)(er)極管。
4、高傳導點接觸型二極管
它(ta)與高反(fan)向(xiang)(xiang)電(dian)阻型(xing)相反(fan)。其反(fan)向(xiang)(xiang)特性盡管(guan)很(hen)差,但使正向(xiang)(xiang)電(dian)阻變(bian)得(de)足夠(gou)小。對高傳導(dao)點接觸(chu)型(xing)二(er)極(ji)管(guan)而(er)言,有SD56、1N56A等等。對高傳導(dao)鍵型(xing)二(er)極(ji)管(guan)而(er)言,能夠(gou)得(de)到更優良的特性。這類二(er)極(ji)管(guan),在(zai)負荷電(dian)阻特別低的情況(kuang)下,整(zheng)流效率較高。
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