整流電路是二極管最常見的應(yīng)用領(lǐng)域之一。在交流 - 直流轉(zhuǎn)換過程中,二極管發(fā)揮著關(guān)鍵作用。在簡單的半波整流電路中,當(dāng)交流電源處于正半周時,二極管正向?qū)?,電流通過負(fù)載電阻,在負(fù)載兩端產(chǎn)生一個正向的電壓;當(dāng)交流電源處于負(fù)半周時,二極管反向截止,負(fù)載中沒有電流通過。這樣,在負(fù)載電阻兩端就得到了一個單向脈動的直流電壓。全波整流電路則利用了兩個二極管,將交流電源的正負(fù)半周分別進(jìn)行整流,得到的直流電壓脈動更小。而橋式整流電路使用四個二極管,它可以在不改變輸入交流電源的情況下,更高效地將交流轉(zhuǎn)換為直流。通過這些整流電路,能夠?qū)⒉环€(wěn)定的交流電源轉(zhuǎn)換為相對穩(wěn)定的直流電源,為電子設(shè)備提供穩(wěn)定的電力供應(yīng)。在照明領(lǐng)域,二極管以其高效節(jié)能的特性,逐漸取代了傳統(tǒng)的白熾燈和熒光燈。BC858B 貼片三極管
發(fā)光二極管(LED)是一種特殊的二極管。它的發(fā)光原理基于半導(dǎo)體材料的電子 - 空穴復(fù)合過程。當(dāng)在 LED 兩端施加正向電壓時,電子從 N 區(qū)注入到 P 區(qū),空穴從 P 區(qū)注入到 N 區(qū),在 P - N 結(jié)附近,電子和空穴復(fù)合,釋放出能量,其中一部分能量以光子的形式發(fā)射出來,從而產(chǎn)生光。LED 具有許多優(yōu)勢。首先,它具有很高的能效,相比傳統(tǒng)的白熾燈泡,LED 可以將更多的電能轉(zhuǎn)化為光能,消耗的電能更少。其次,LED 的壽命非常長,可以達(dá)到數(shù)萬小時甚至更長,減少了更換燈泡的頻率。再者,LED 的響應(yīng)速度快,非常適合用于需要快速開關(guān)的場合,如交通信號燈等。此外,LED 可以發(fā)出多種顏色的光,通過調(diào)整半導(dǎo)體材料的成分,可以實現(xiàn)從紅外光到可見光再到紫外光的不同波長的光發(fā)射。STW34N65M5二極管在不同的工作狀態(tài)下,可以展現(xiàn)出不同的電學(xué)特性,滿足不同的電路需求。
摻雜工藝:摻雜是為了在硅中引入特定的雜質(zhì),形成P型或N型半導(dǎo)體。在制造P型半導(dǎo)體時,通常采用硼等三價元素作為雜質(zhì)進(jìn)行摻雜。這可以通過離子注入或擴(kuò)散等方法實現(xiàn)。離子注入是將硼離子加速后注入到硅片中,其優(yōu)點是可以精確控制雜質(zhì)的濃度和深度;擴(kuò)散法則是將硅片置于含有硼雜質(zhì)的氣體環(huán)境中,在高溫下使雜質(zhì)擴(kuò)散到硅片中。制造N型半導(dǎo)體則使用磷等五價元素進(jìn)行類似的摻雜操作。在形成P型和N型半導(dǎo)體之后,就是PN結(jié)的制造。這通常通過光刻和蝕刻等工藝來實現(xiàn)。光刻工藝就像在硅片上進(jìn)行精確的繪畫,利用光刻膠和紫外線曝光等技術(shù),在硅片上定義出需要形成PN結(jié)的區(qū)域。然后通過蝕刻工藝,去除不需要的半導(dǎo)體材料,精確地形成PN結(jié)。這個過程需要極高的精度,因為PN結(jié)的質(zhì)量直接影響二極管的性能,如正向?qū)ㄌ匦院头聪蚪刂固匦浴?/p>
整流橋堆是將多個二極管按照一定的電路連接方式組合在一起,實現(xiàn)交流電到直流電的全波整流功能。常見的整流橋堆有由四個二極管組成的單相全波整流橋和由六個二極管組成的三相全波整流橋。以單相全波整流橋為例,在交流電的正半周,兩個二極管導(dǎo)通,電流按一定路徑流過負(fù)載;在負(fù)半周,另外兩個二極管導(dǎo)通,電流方向不變,持續(xù)流過負(fù)載,從而將交流電轉(zhuǎn)換為較平滑的直流電。在各種電子設(shè)備的電源電路中,整流橋堆廣泛應(yīng)用,為設(shè)備提供穩(wěn)定的直流電源,相較于單個二極管組成的整流電路,整流橋堆具有更高的整流效率和更穩(wěn)定的輸出特性,滿足了電子設(shè)備對電源質(zhì)量的要求。在電路中,二極管常被用作整流器,將交流電轉(zhuǎn)換為直流電。
發(fā)光二極管(LED)作為一種特殊的二極管,其獨特的發(fā)光原理和優(yōu)良的特性使其在現(xiàn)代照明和顯示領(lǐng)域占據(jù)了重要地位。從發(fā)光原理來看,LED是基于半導(dǎo)體材料的電子與空穴復(fù)合發(fā)光機(jī)制。當(dāng)在LED兩端施加正向電壓時,P型半導(dǎo)體中的空穴和N型半導(dǎo)體中的電子在電場的作用下向PN結(jié)移動。在PN結(jié)附近,電子和空穴相遇并復(fù)合。在這個復(fù)合過程中,電子從高能級躍遷到低能級,根據(jù)能量守恒定律,多余的能量以光子的形式釋放出來,從而產(chǎn)生光。不同的半導(dǎo)體材料和摻雜方式?jīng)Q定了所發(fā)射光的波長,也就是光的顏色。例如,使用氮化鎵(GaN)材料制造的LED可以發(fā)出藍(lán)光,而通過在氮化鎵中摻雜不同的雜質(zhì),還可以獲得綠光、紫光等不同顏色的光。在數(shù)字電路中,二極管常被用作邏輯門的基本組件,實現(xiàn)信號的邏輯運算。STPS20SM80CFP
穩(wěn)壓二極管能在反向擊穿狀態(tài)下保持穩(wěn)定電壓,常用于電路的電壓調(diào)節(jié)與保護(hù),確保電子設(shè)備穩(wěn)定運行。BC858B 貼片三極管
在功率放大器中,二極管扮演著保護(hù)晶體管、限制電流的重要角色。當(dāng)電流過大時,二極管會導(dǎo)通并提供一條安全的電流路徑,防止晶體管被燒毀。同時,二極管還可以作為限流器使用,通過限制電流來達(dá)到穩(wěn)定電壓的目的。濾波器是電源中不可或缺的重要部件之一。在濾波器中,二極管利用其單向?qū)щ娞匦詫崿F(xiàn)信號的整流和穩(wěn)壓作用。當(dāng)交流信號輸入到濾波器中時,二極管將正負(fù)半周的信號分別變?yōu)閱蜗驅(qū)ǖ碾娏鬏敵?;同時,在反向電壓下二極管還可以起到穩(wěn)壓作用,確保電源輸出的穩(wěn)定性和可靠性。BC858B 貼片三極管