二极管2025年3月17日 | 阅读11分钟 二极管是一种电子器件，在特定电压下只在一个方向上导电。它是一个双端器件，具有正负极。 理想二极管在特定方向上具有零电阻。我们也可以说它在另一个方向上具有高电阻。这里，无限电阻意味着电路中没有电流流动。因此，我们可以说理想二极管由于无限电阻或在另一个方向上零电流而只在一个方向上导电。对于实际二极管，不存在无限电阻。我们可以将其称为高电阻。 在这里，我们将讨论正向偏置和反向偏置对二极管的影响以及各种类型的二极管。 但是，在二极管列表中，齐纳二极管是唯一可以在正向和反向两个方向上导电的二极管。我们将在后面的主题中讨论齐纳二极管。 偏置对二极管的影响偏置表示二极管中的正向和反向偏置。让我们详细讨论一下。
二极管类型有各种不同用途的二极管。 二极管主要分为真空二极管、信号二极管和半导体二极管。让我们详细讨论一下二极管的类型。在这里，我们还将讨论它们的应用。 真空二极管真空二极管被认为是控制自由电子最简单的产品。真空二极管的两个电极是阴极和阳极。二极管中的灯丝加热阴极元件。 半导体二极管发明后，此类二极管的使用减少了。但是，真空二极管在一些高功率应用中仍然使用。这是因为它们比其他半导体二极管具有更强的坚固性和耐压能力。 应用 真空二极管的应用如下所示
信号二极管信号二极管进一步分为
让我们简要描述一下两种类型的信号二极管。 小信号二极管小信号二极管具有低电流和功率额定值。它在高频应用中表现更好。此类二极管的脉冲幅度范围为几伏。 大信号二极管大信号二极管的 P-N 结很大。但是，它不适合像小信号二极管那样的高频应用。 应用 小信号二极管的常见应用如下所示
大信号二极管的常见应用如下
半导体二极管半导体二极管是常见的二极管类型。它是半导体器件中最早开发的。 不同类型的半导体二极管如下所示
结型二极管在这里，我们将讨论常见的结型二极管类型。 结型二极管的特点是
让我们详细讨论一下上述类型的结型二极管。 P-N 结二极管 P 区和 N 区的组合形成 P-N 结二极管。电子从 N 区流向 P 区，从而在电路中形成电流。 在 P 区和 N 区添加杂质以增加二极管中载流子的浓度。N 区由多数载流子电子和带正电的离子（称为施主）组成。P 区由多数载流子空穴和带负电的受主离子（称为不动离子）组成。 P-N 结二极管如下所示  这里，Xp 和 Xn 是带电离子。 如果 P-N 结的一侧与另一侧相比高度掺杂，则该二极管被称为陡峭 P-N 结二极管。陡峭 P-N 结（一侧或两侧重掺杂）在较长的外加电位差范围内提供动态电阻。 应用 P-N 结二极管的应用如下所示
变容二极管变容二极管是一种 P-N 结二极管，用于改变结上的电容。P-N 结二极管的耗尽区包含施主和受主离子，在偏置下起可变电容器的作用。 变容二极管用于调谐电路。它还提供可用的直流电压来调谐电路，例如简单的遥控器或自动调谐功能设备。 应用 变容二极管的应用如下
齐纳二极管齐纳二极管是重掺杂的 P-N 结二极管。齐纳二极管的 P-N 结重掺杂以获得狭窄的耗尽区。狭窄的耗尽区允许离子从外部源快速获取能量。在反向偏置中，齐纳二极管的结电位增加。这导致流过齐纳二极管的电流增加。 齐纳二极管的符号如下所示  齐纳二极管的优点包括电压保护、低成本、电压漂移、更好的性能和在高电压下运行。因此，齐纳二极管适用于波形削波器、稳压器等应用。 包含齐纳二极管的电路结构如下所示  与二极管串联的电阻用于限制可能损坏二极管的过电流。 应用 齐纳二极管的应用如下所示
开关二极管如果 P-N 结二极管的耗尽区的空间电荷与载流子寿命一起受控，则 P-N 结二极管可以用作导通和非导通状态之间的开关。P-N 结二极管的开关特性应存储少量电荷。它应该具有较短的空穴载流子寿命。 当开关二极管在反向偏置导通下工作时，需要很少的时间来移除中性区域存储的电荷。 应用 开关二极管的应用如下
肖特基二极管肖特基二极管的工作原理与普通 P-N 结二极管不同。区别在于由于金属和半导体功函数值的差异而发生的整流。 肖特基二极管与普通 P-N 结二极管的其他区别在于非均匀掺杂和由多数载流子饱和发射控制的导通。这意味着少数载流子的复合不能控制肖特基二极管的开关速度。因此，开关速率是多数载流子现象。 肖特基二极管的常见优点包括更低的噪声、更好的性能和更快的恢复时间。 应用 肖特基二极管的应用如下所示
光电器件二极管光电器件是基于光子与材料相互作用的器件。光子与材料相互作用并发生吸收、自发发射和受激发射有三种可能的方式。 此类二极管中入射光子的能量应大于带隙能量，才能将电子从价带激发到导带。 光电器件二极管的特点是
让我们详细讨论一下上述类型的二极管。 P-N 结光电二极管P-N 结光电二极管是普通光电二极管。光电二极管中的反向饱和电流是由于反向偏置中的少数载流子流动的。反向偏置情况下的耗尽区宽度较大。能量高于带隙能量的光子被材料吸收。它将其部分能量转移到价带上部存在的其他电子。这些接收能量的电子被激发到导带。因此，在耗尽区中产生电子-空穴对。施加的耗尽电场分离这些电子-空穴对以执行反向电流。 因此，产生的光电流的大小取决于响应度和量子效率。 P-N 结光电二极管的电路如下所示  应用 P-N 结光电二极管的应用如下所示
P-I-N 结光电二极管在重掺杂的 P 和 N 层之间夹着一层轻掺杂的本征材料。这三层的组合导致耗尽区宽度增加。增大的耗尽区宽度用于光子的入射。耗尽区中产生的光载流子被该区域上的净偏置电压更快地收集。收集过程比扩散过程快得多。 P-I-N 结光电二极管的电路如下所示  电子的激发导致电子-空穴对的产生。由于反向偏置，高电场分离耗尽区中产生的电子-空穴对。它进一步导致电流流动，称为光电流。 应用 P-I-N 结光电二极管的应用如下所示
雪崩光电二极管雪崩光电二极管用于检测低强度光信号。这是由于碰撞电离过程，该过程也导致雪崩击穿。雪崩光电二极管的电路如下所示  它由轻掺杂的P 型板和夹在重掺杂的 P 和 N 层之间的本征半导体层组合而成。雪崩二极管中的这种组合为二极管的耗尽区提供了额外的长度。它进一步导致原子和受主数量的增加。在耗尽区的边界处存在大量载流子。 应用 雪崩光电二极管的应用如下所示
发光二极管LED 或发光二极管是一种 P-N 结二极管，其能隙在产生可见光所需的范围内。施加到 P-N 结二极管的正向电压允许多数载流子在中心区域之间快速移动。二极管中产生的电磁辐射就像一个粒子从高能态到低能态。这是由于多数载流子电子与多数载流子空穴的复合。 LED 符号如下所示  发光二极管的结构如下所示  应用 下面列出了一些发光二极管的常见应用
耿氏二极管耿氏二极管是一种N 型砷化镓（GaAs）二极管。它在不同的导带能级下工作。电子从较低的导带能级转移到较高的导带能级。 导带上能级处的转移电子比下能级处的电子更自由。 应用 耿氏二极管的应用如下所示
激光二极管由 LED 和平行抛光面组成的共振腔或光学腔称为激光器。此类二极管通常用于条形码阅读器、光通信、激光扫描等。它也称为注入激光二极管。激光二极管负责将电能转换为光能。 应用 下面列出了一些激光二极管的常见应用
雪崩二极管IMPATT 或冲击电离雪崩渡越时间二极管是 N-P-I-P 结二极管。IMPATT 二极管的结构如下所示  二极管的两个角部 P 和 N 层重掺杂。它表示二极管中的本征层。该器件的机制基于两个区域
轻掺杂的 P 区存在于发生雪崩倍增的边界处。该区域也称为雪崩区或高场区。I 区是本征区，也称为漂移区。在 N-P 和 I-P 层之间获得的耗尽区称为空间电荷区。 应用 雪崩二极管的应用如下所示
PIN 二极管PIN 二极管表示一种二极管，它结合了 P 型、本征和 N 型半导体层。P 和 N 型之间的本征半导体层是未掺杂（不含掺杂）层。相比之下，其他两个半导体层是高度掺杂的（P 型和 N 型）。 这两个区域重掺杂的原因是为了欧姆接触，这被认为是一种非整流电结。 应用 PIN 二极管的应用如下所示
注：PIN 二极管与 P-I-N 光电二极管不同。PIN 二极管的作用有限。而 P-I-N 光电二极管的功能是低灵敏度、高强度电场区等。 |
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