雪崩二極管利用了半導(dǎo)體中的雪崩倍增效應(yīng)。當(dāng)在雪崩二極管兩端加上足夠高的反向電壓時(shí),少數(shù)載流子在強(qiáng)電場(chǎng)作用下獲得足夠能量,與晶格原子碰撞產(chǎn)生新的電子 - 空穴對(duì),這些新產(chǎn)生的載流子又繼續(xù)碰撞其他原子,引發(fā)連鎖反應(yīng),導(dǎo)致電流急劇增大,產(chǎn)生雪崩倍增現(xiàn)象。在微波電路中,雪崩二極管可作為微波振蕩器和放大器。通過(guò)控制雪崩二極管的工作狀態(tài),利用其雪崩倍增產(chǎn)生的高頻振蕩信號(hào),實(shí)現(xiàn)微波信號(hào)的放大和產(chǎn)生。在雷達(dá)系統(tǒng)中,雪崩二極管用于產(chǎn)生高功率的微波信號(hào),為雷達(dá)的目標(biāo)探測(cè)和定位提供強(qiáng)大的信號(hào)源,在微波通信、雷達(dá)探測(cè)等高頻領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。二極管通過(guò)控制電流的通斷,實(shí)現(xiàn)了電子設(shè)備中的信號(hào)處理和邏輯運(yùn)算。STW8NK80Z MOS(場(chǎng)效應(yīng)管)
二極管是一種具有單向?qū)щ娦缘碾娮釉K饕砂雽?dǎo)體材料構(gòu)成,常見(jiàn)的有硅和鍺。在二極管的結(jié)構(gòu)中,包含一個(gè) P - N 結(jié)。當(dāng)二極管正向偏置時(shí),即 P 區(qū)接電源正極,N 區(qū)接電源負(fù)極,二極管呈現(xiàn)出低電阻狀態(tài),電流能夠順利通過(guò);而當(dāng)二極管反向偏置時(shí),電流幾乎無(wú)法通過(guò),此時(shí)二極管處于高電阻狀態(tài)。這種獨(dú)特的單向?qū)щ娞匦允沟枚O管在電子電路中被廣泛應(yīng)用。例如,在電源電路中,二極管可以防止電流反向流動(dòng),保護(hù)電路中的其他元件免受反向電流的損害。從微觀角度來(lái)看,正向偏置時(shí),外電場(chǎng)與內(nèi)電場(chǎng)方向相反,削弱了內(nèi)電場(chǎng),使得多數(shù)載流子能夠跨越 P - N 結(jié)形成電流;反向偏置時(shí),外電場(chǎng)與內(nèi)電場(chǎng)方向相同,加強(qiáng)了內(nèi)電場(chǎng),多數(shù)載流子難以跨越,只有少數(shù)載流子形成微弱的反向電流。STGD10NC60KDT4二極管是一種常見(jiàn)的電子元件,具有單向?qū)щ娦浴?/p>
二極管在電源整流電路中扮演著不可或缺的角色,它是實(shí)現(xiàn)交流電向直流電轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵元件,為各種電子設(shè)備提供穩(wěn)定的直流電源。在半波整流電路中,只需一個(gè)二極管即可完成基本的整流功能。當(dāng)交流電壓輸入時(shí),在正半周,二極管處于正向?qū)顟B(tài),電流可以順利通過(guò)二極管流向負(fù)載。此時(shí),負(fù)載上得到與交流電壓正半周相同形狀的電壓。而在負(fù)半周,二極管承受反向電壓而截止,負(fù)載中沒(méi)有電流通過(guò)。這樣,在負(fù)載兩端就形成了一個(gè)脈動(dòng)的直流電壓,雖然這種半波整流方式簡(jiǎn)單,但效率較低,因?yàn)樗焕昧私涣麟姷陌雮€(gè)周期。不過(guò),在一些對(duì)電源要求不高、功率較小的電路中,如簡(jiǎn)單的電池充電器或小型電子玩具中,半波整流電路由于其簡(jiǎn)單性和成本低的優(yōu)點(diǎn)仍然有一定的應(yīng)用。
全波整流電路則需要兩個(gè)二極管和一個(gè)中心抽頭的變壓器。在這種電路中,當(dāng)交流電壓輸入變壓器后,變壓器的次級(jí)繞組產(chǎn)生兩個(gè)大小相等、方向相反的交流電壓。在正半周,一個(gè)二極管導(dǎo)通,電流通過(guò)該二極管和負(fù)載;在負(fù)半周,另一個(gè)二極管導(dǎo)通,電流通過(guò)另一個(gè)二極管和負(fù)載。這樣,無(wú)論交流電壓是正半周還是負(fù)半周,負(fù)載上都有電流通過(guò),得到的直流電壓脈動(dòng)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(fù)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(jī)等設(shè)備中較為常見(jiàn)。雙向觸發(fā)二極管可雙向?qū)ǎ诰чl管觸發(fā)電路中作為觸發(fā)器件,控制電路的通斷與功率調(diào)節(jié)。
當(dāng)二極管兩端施加反向電壓時(shí),外電場(chǎng)方向與內(nèi)電場(chǎng)方向相同,會(huì)使得 PN 結(jié)變寬。這種情況下,只有極少數(shù)的載流子在反向電壓的作用下形成微弱的反向電流,這個(gè)電流通常非常小,可以忽略不計(jì),二極管此時(shí)處于截止?fàn)顟B(tài)。在實(shí)際應(yīng)用中,比如在一些防止電源反接的電路設(shè)計(jì)中,利用二極管的這種單向?qū)щ娦裕梢杂行У乇Wo(hù)電路中的其他元件不被反向電流損壞。二極管這種獨(dú)特的單向?qū)щ娞匦裕拖褚粋€(gè)單向閥門(mén),只允許電流在特定的方向流動(dòng),為電子電路的設(shè)計(jì)提供了極大的靈活性和功能性。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(shè)備不可或缺的基礎(chǔ)元件。STY130NF2 MOS(場(chǎng)效應(yīng)管)
發(fā)光二極管不僅用于照明,還常用于指示和顯示。STW8NK80Z MOS(場(chǎng)效應(yīng)管)
隨著人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、量子計(jì)算等新興技術(shù)的快速發(fā)展,二極管有望在這些領(lǐng)域展現(xiàn)新的應(yīng)用潛力。在人工智能的邊緣計(jì)算設(shè)備中,低功耗、高性能的二極管可用于信號(hào)處理和數(shù)據(jù)傳輸,為設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)算提供支持。在物聯(lián)網(wǎng)的傳感器節(jié)點(diǎn)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(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、磁場(chǎng)、壓力等多種物理量的精確監(jiān)測(cè)。在量子計(jì)算領(lǐng)域,二極管可能在量子比特的控制和量子信號(hào)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(dú)特的電學(xué)特性,有望為新興技術(shù)的突破和發(fā)展貢獻(xiàn)力量,開(kāi)啟電子器件應(yīng)用的新篇章。STW8NK80Z MOS(場(chǎng)效應(yīng)管)