二極管的發(fā)展經(jīng)歷了漫長的過程。早期的二極管是由電子管構(gòu)成的,體積大、功耗高且可靠性相對較低。隨著半導體技術(shù)的興起,半導體二極管逐漸取代了電子管二極管。20 世紀初,科學家們開始對半導體材料進行深入研究。在不斷的實驗和探索中,發(fā)現(xiàn)了半導體材料的特殊導電性質(zhì)。到了 20 世紀中葉,硅和鍺等半導體材料被廣泛應用于二極管的制造。隨著制造工藝的不斷改進,二極管的性能得到了極大的提升,如降低了正向?qū)妷?、提高了反向耐壓能力等。如今,二極管的種類繁多,除了普通的整流二極管外,還出現(xiàn)了發(fā)光二極管、穩(wěn)壓二極管、肖特基二極管等具有特殊功能的二極管,滿足了不同領域的需求。二極管的重要部分是PN結(jié),它決定了二極管的導電特性。STW77N65M5 MOS(場效應管)
在電路中,二極管還可以起到限流的作用。當電路中的電流過大時,二極管會導通并分流一部分電流,從而保護其他元器件不受損壞。特別是在LED照明電路中,二極管可以有效限制LED燈的電流,延長其使用壽命。在開關(guān)電源的電感中和繼電器等感性負載中,二極管還起到續(xù)流的作用。當開關(guān)管關(guān)斷時,電感中的電流不能突變,會產(chǎn)生一個反向的感應電動勢。此時,二極管導通并形成一個通路,消耗掉這個反向電動勢產(chǎn)生的能量,保護電路中的其他元器件不受損壞。74LVC74AD,112二極管雖小,但它在現(xiàn)代電子設備中發(fā)揮著巨大作用。
隨著人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、量子計算等新興技術(shù)的快速發(fā)展,二極管有望在這些領域展現(xiàn)新的應用潛力。在人工智能的邊緣計算設備中,低功耗、高性能的二極管可用于信號處理和數(shù)據(jù)傳輸,為設備的實時運算提供支持。在物聯(lián)網(wǎng)的傳感器節(jié)點中,各種特殊功能的二極管,如磁敏二極管、熱敏二極管等,可作為感知外界環(huán)境信息的關(guān)鍵元件,實現(xiàn)對溫度、磁場、壓力等多種物理量的精確監(jiān)測。在量子計算領域,二極管可能在量子比特的控制和量子信號的處理方面發(fā)揮作用,盡管目前相關(guān)研究尚處于探索階段,但二極管憑借其獨特的電學特性,有望為新興技術(shù)的突破和發(fā)展貢獻力量,開啟電子器件應用的新篇章。
發(fā)光二極管是一種將電能轉(zhuǎn)換為光能的半導體器件,工作時正向電流通過 PN 結(jié),電子與空穴復合釋放能量,以光子形式發(fā)出光線。LED 具有發(fā)光效率高、壽命長、響應速度快、體積小、環(huán)保無污染等優(yōu)點。其發(fā)光顏色由半導體材料和摻雜元素決定,涵蓋紅、綠、藍等可見光及紅外光波段。在照明領域,LED 已逐步取代傳統(tǒng)白熾燈和熒光燈,通過將多個 LED 芯片組合成燈珠、燈帶或燈具,可實現(xiàn)不同亮度和色溫的照明效果。此外,LED 還廣泛應用于顯示屏、指示燈、汽車照明等場景,其驅(qū)動電路需根據(jù) LED 的伏安特性設計,確保穩(wěn)定發(fā)光,同時通過 PWM 調(diào)光技術(shù)調(diào)節(jié)亮度,滿足多樣化的應用需求。二極管在電子電路中扮演著重要角色,是構(gòu)成各種電子設備不可或缺的基礎元件。
二極管的制造工藝包括多個環(huán)節(jié)。首先是半導體材料的制備,硅或鍺等半導體材料需要經(jīng)過提純、拉晶等過程,得到高純度、高質(zhì)量的半導體晶體。然后進行晶圓制造,將半導體晶體切割成薄片,在晶圓上通過擴散、離子注入等工藝形成 P - N 結(jié)。擴散工藝是將特定的雜質(zhì)原子擴散到半導體材料中,改變其導電類型,從而形成 P 區(qū)和 N 區(qū)。離子注入則是通過加速離子并將其注入到半導體材料中,精確地控制雜質(zhì)的濃度和分布。在形成 P - N 結(jié)之后,還需要進行電極制作,在 P 區(qū)和 N 區(qū)分別制作金屬電極,以便與外部電路連接。另外,進行封裝,將制作好的二極管芯片封裝在特定的封裝材料中,保護芯片并提供合適的引腳用于安裝。整流二極管憑借單向?qū)щ娞匦?,可將交流電轉(zhuǎn)換為直流電,為電源適配器提供穩(wěn)定的直流輸出。IPB010N06N 工控元件
肖特基二極管以低正向壓降和高開關(guān)速度著稱,在低壓大電流電路中有效降低功率損耗。STW77N65M5 MOS(場效應管)
全波整流電路則需要兩個二極管和一個中心抽頭的變壓器。在這種電路中,當交流電壓輸入變壓器后,變壓器的次級繞組產(chǎn)生兩個大小相等、方向相反的交流電壓。在正半周,一個二極管導通,電流通過該二極管和負載;在負半周,另一個二極管導通,電流通過另一個二極管和負載。這樣,無論交流電壓是正半周還是負半周,負載上都有電流通過,得到的直流電壓脈動頻率是交流輸入電壓頻率的兩倍,提高了整流效率,相較于半波整流,全波整流能夠更好地利用交流電,為負載提供更穩(wěn)定的直流電源。這種電路在一些早期的電子管收音機等設備中較為常見。STW77N65M5 MOS(場效應管)