光電二極管作為一種能夠將光信號轉換為電信號的特殊二極管,在光通信、光電檢測等領域有著至關重要的應用,其工作原理基于半導體的光電效應。光電二極管的工作原理是內光電效應。當光照射到光電二極管的PN結時,如果光子的能量大于半導體材料的禁帶寬度,光子就會被吸收,從而在PN結附近產生電子-空穴對。在PN結內電場的作用下,這些電子和空穴會被分離,電子向N區移動,空穴向P區移動,這樣就會在PN結兩端產生一個光生電動勢。如果光電二極管外接電路,就會有光電流產生。例如,在可見光范圍內,當波長合適的光照射到硅光電二極管上時,就會引發這種光電效應,產生與光強度相關的電流。二極管是電子元件的基石,廣泛應用于各類電路中。74HC85PW
硅是目前應用非常普遍的二極管材料。硅二極管的正向電壓降通常在 0.6 - 0.7V 左右。雖然這個電壓降比鍺二極管高,但硅二極管的優點非常突出。它的反向漏電流極小,能夠在較高的反向電壓下保持良好的截止特性。這使得硅二極管在大多數電子電路中成為優先選擇,無論是在電源整流電路、數字電路中的信號處理還是在其他各種電子設備的電路中,硅二極管都能穩定可靠地工作。比如在計算機的電源電路中,硅二極管可以將交流電轉換為直流電,為計算機內部的各個元件提供穩定的直流電源,同時有效防止反向電流對電路的損害。BUF420AW發光二極管(LED)通過注入電流發光,色彩鮮艷、能耗低,廣泛應用于照明、顯示屏背光源等領域。
二極管的制造是一個復雜而精細的過程,涉及到多種先進的半導體制造工藝,這些工藝確保了二極管的高質量和穩定性能。首先是半導體材料的準備。對于硅二極管,通常以高純度的硅為原料。硅材料需要經過一系列的提純過程,以去除其中的雜質,使硅的純度達到極高的水平,一般要求達到99.9999%以上。這個提純過程可以采用化學氣相沉積(CVD)等方法,在高溫、高壓等特定條件下,將不純的硅轉化為高純度的多晶硅。然后通過拉晶等工藝,將多晶硅制成單晶硅棒,這是后續制造二極管的基礎材料。
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。在開關電源的電感中和繼電器等感性負載中,二極管還起到續流的作用。當開關管關斷時,電感中的電流不能突變,會產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生的能量,保護電路中的其他元器件不受損壞。在數字電路中,二極管常被用作邏輯門的基本組件,實現信號的邏輯運算。
瞬態電壓抑制二極管(TVS)是一種專門用于保護電路免受瞬態高電壓沖擊的器件。當電路中出現瞬間的高電壓脈沖,如雷電感應、靜電放電、電路開關瞬間產生的浪涌電壓等,TVS 能夠迅速響應,在極短時間內進入反向雪崩擊穿狀態,將過高的電壓鉗位在安全值,吸收多余的能量,保護電路中的其他敏感元件免受損壞。在電子設備的接口電路,如 USB 接口、以太網接口等,以及電源輸入輸出端,常接入 TVS 二極管進行防護。在汽車電子系統中,由于汽車運行環境復雜,存在各種電氣干擾和電壓瞬變,TVS 二極管廣泛應用于汽車電子控制單元(ECU)、車載通信設備等的保護,確保汽車電子設備在惡劣電氣環境下可靠運行。二極管雖小,卻在電子世界里發揮著不可或缺的大作用。BAS16H 開關二極管
變容二極管的結電容隨反向電壓變化而改變,常用于無線電調諧電路,實現頻道頻率的準確調節。74HC85PW
肖特基二極管是基于金屬 - 半導體接觸形成的二極管。它具有幾個明顯的特點。首先,肖特基二極管的正向導通電壓較低,通常比普通硅二極管的導通電壓低 0.2 - 0.3V 左右。這使得它在低電壓、大電流的場合具有優勢,可以降低電路的功耗。其次,肖特基二極管的開關速度非常快,這是因為它沒有普通二極管中的少數載流子存儲效應。在高頻電路中,如射頻電路和高速數字電路中,肖特基二極管能夠快速地導通和截止,減少信號的失真和損耗。此外,肖特基二極管的反向恢復時間極短,這使得它在開關電源等需要頻繁開關的電路中表現出色。不過,肖特基二極管的反向耐壓能力相對較低,這在一定程度上限制了它的應用范圍。74HC85PW