隧道二極管(江崎二極管)基于量子隧穿效應(yīng),在重?fù)诫s PN 結(jié)中實(shí)現(xiàn)負(fù)阻特性。當(dāng) PN 結(jié)摻雜濃度極高時(shí),勢(shì)壘寬度縮小至 10 納米以下,電子可直接穿越勢(shì)壘形成隧道電流。正向電壓增加時(shí),隧道電流先增大后減小,形成負(fù)阻區(qū)(電壓升高而電流降低)。例如 2N4917 隧道二極管在 0.1V 電壓下可通過(guò) 100 毫安電流,負(fù)阻區(qū)電阻達(dá) - 50 歐姆,常用于 100GHz 微波振蕩器,振蕩頻率穩(wěn)定度可達(dá)百萬(wàn)分之一 /℃。其工作機(jī)制突破傳統(tǒng) PN 結(jié)的熱電子發(fā)射原理,為高頻振蕩和高速開(kāi)關(guān)提供了新途徑。塑料封裝二極管成本低廉,在對(duì)成本敏感的大規(guī)模生產(chǎn)中備受青睞。深圳肖特基二極管廠家批發(fā)價(jià)
檢波二極管利用 PN 結(jié)的非線(xiàn)性伏安特性,從高頻載波中提取低頻信號(hào)。當(dāng)調(diào)幅波作用于二極管時(shí),正向?qū)ㄆ陂g電流隨電壓非線(xiàn)性變化,反向截止時(shí)電流為零,經(jīng)濾波后可分離出調(diào)制信號(hào)。鍺材料二極管(如 2AP9)因?qū)妷旱停?.2V)、結(jié)電容小,適合解調(diào)中波廣播信號(hào)(535-1605kHz),失真度低于 5%。混頻則是利用兩個(gè)高頻信號(hào)在非線(xiàn)性結(jié)區(qū)產(chǎn)生新頻率分量,例如砷化鎵肖特基二極管在 5G 基站的 28GHz 頻段可實(shí)現(xiàn)低損耗混頻,幫助處理毫米波信號(hào),變頻損耗低于 8 分貝。深圳肖特基二極管廠家批發(fā)價(jià)光敏二極管將光信號(hào)轉(zhuǎn)電信號(hào),用于光電檢測(cè)與通信。
雪崩二極管通過(guò)雪崩擊穿效應(yīng)產(chǎn)生納秒級(jí)脈沖,適用于雷達(dá)和激光觸發(fā)等場(chǎng)景。當(dāng)反向電壓超過(guò)擊穿閾值時(shí),載流子在強(qiáng)電場(chǎng)中高速運(yùn)動(dòng),碰撞電離產(chǎn)生連鎖反應(yīng),形成急劇增長(zhǎng)的雪崩電流。這一過(guò)程可在 10 納秒內(nèi)產(chǎn)生陡峭的脈沖前沿,例如 2N690 雪崩二極管在 50V 偏置下,能輸出寬度小于 5 納秒、幅度超過(guò) 20V 的脈沖,用于激光雷達(dá)的時(shí)間同步觸發(fā)。通過(guò)優(yōu)化結(jié)區(qū)摻雜分布(如緩變結(jié)設(shè)計(jì)),可控制雪崩擊穿的均勻性,降低脈沖抖動(dòng)(小于 1 納秒),提升測(cè)距精度。
PN 結(jié)是二極管的結(jié)構(gòu),其單向?qū)щ娦栽从谳d流子的擴(kuò)散與漂移運(yùn)動(dòng)。當(dāng) P 型(空穴多)與 N 型(電子多)半導(dǎo)體結(jié)合時(shí),交界處形成內(nèi)建電場(chǎng)(約 0.7V 硅材料),阻止載流子進(jìn)一步擴(kuò)散。正向?qū)〞r(shí)(P 接正、N 接負(fù)),外電場(chǎng)削弱內(nèi)建電場(chǎng),空穴與電子大量穿越結(jié)區(qū),形成低阻通路,硅管正向壓降約 0.7V,電流與電壓呈指數(shù)關(guān)系(I=I S(e V/V T?1),VT≈26mV)。反向截止時(shí)(P 接負(fù)、N 接正),外電場(chǎng)增強(qiáng)內(nèi)建電場(chǎng),少數(shù)載流子(P 區(qū)電子、N 區(qū)空穴)形成漏電流(硅管<1μA),直至反向電壓達(dá)擊穿閾值(如 1N4007 耐壓 1000V)。此特性使 PN 結(jié)成為整流、開(kāi)關(guān)等應(yīng)用的基礎(chǔ),例如 1N4148 開(kāi)關(guān)二極管利用 PN 結(jié)電容充放電,實(shí)現(xiàn) 4ns 級(jí)快速切換。變?nèi)荻O管隨電壓調(diào)電容,用于高頻信號(hào)調(diào)諧匹配。
穩(wěn)壓二極管的工作基礎(chǔ)是齊納擊穿效應(yīng),主要用于反向偏置時(shí)的電壓穩(wěn)定。當(dāng)反向電壓達(dá)到特定值(齊納電壓),內(nèi)建電場(chǎng)強(qiáng)度足以直接拉斷半導(dǎo)體共價(jià)鍵,產(chǎn)生大量電子 - 空穴對(duì),形成穩(wěn)定的擊穿電流。與通過(guò)碰撞電離引發(fā)的雪崩擊穿不同,齊納擊穿通常發(fā)生在較低電壓(小于 5V),且具有負(fù)溫度系數(shù)(如電壓隨溫度升高而降低)。通過(guò)串聯(lián)限流電阻控制電流在安全范圍(通常 5-50 毫安),可使輸出電壓穩(wěn)定在齊納電壓附近。例如 TL431 可調(diào)基準(zhǔn)源,通過(guò)外接電阻分壓,能在 2.5-36V 范圍內(nèi)提供高精度穩(wěn)定電壓,溫漂極低,常用于精密電源和電池保護(hù)電路。穩(wěn)壓二極管能在反向擊穿時(shí)維持穩(wěn)定電壓,保護(hù)電路免受電壓波動(dòng)影響。深圳肖特基二極管廠家批發(fā)價(jià)
肖特基二極管壓降低、開(kāi)關(guān)快,適用于低壓高頻電路。深圳肖特基二極管廠家批發(fā)價(jià)
1955 年,仙童半導(dǎo)體的 “平面工藝” 重新定義制造標(biāo)準(zhǔn):首先通過(guò)高溫氧化在硅片表面生成 50nm 二氧化硅層(絕緣電阻>1012Ω?cm),再利用光刻技術(shù)(紫外光曝光,分辨率 10μm)刻蝕出 PN 結(jié)窗口,通過(guò)磷擴(kuò)散(濃度 101?/cm3)形成 N 型區(qū)域。這一工藝將漏電流從鍺二極管的 1μA 降至硅二極管的 1nA,同時(shí)實(shí)現(xiàn) 8 英寸晶圓批量生產(chǎn)(單片成本從 10 美元降至 1 美元),使二極管從實(shí)驗(yàn)室走向大規(guī)模商用。1965 年,臺(tái)面工藝(Mesat Process)進(jìn)一步優(yōu)化結(jié)邊緣形狀,通過(guò)化學(xué)腐蝕形成 45° 傾斜結(jié)面,使反向耐壓從 50V 躍升至 2000V,適用于高壓硅堆(如 6kV/50A)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用。 21 世紀(jì)后,封裝工藝成為突破重點(diǎn):倒裝焊技術(shù)(Flip Chip)將引腳電感從 10nH 降至 0.5nH,使開(kāi)關(guān)二極管的反向恢復(fù)時(shí)間縮短至 5ns深圳肖特基二極管廠家批發(fā)價(jià)