发光二极管(LED)的工作原理基于半导体的电致发光现象。当 LED 的 PN 结正向导通时,注入的少数载流子与多数载流子复合,多余的能量以光的形式释放出来。不同材料的 LED 可发出不同颜色的光,如常见的氮化镓基 LED 可发蓝光,通过与荧光粉组合还能实现白光照明。在照明领域,LED 凭借其节能、长寿命、响应速度快等优势,已普遍取代传统的白炽灯和荧光灯,用于室内外照明、汽车大灯等场景。在显示领域,LED 显示屏以其高亮度、高对比度、广视角等特性,在广告牌、电子看板、电视屏幕等方面得到大量应用,成为信息展示的重要载体。二极管的伏安特性曲线呈非线性,正向导通需克服死区电压(硅管约 0.7V)。2N6071BT
掺杂工艺:掺杂是为了在硅中引入特定的杂质,形成P型或N型半导体。在制造P型半导体时,通常采用硼等三价元素作为杂质进行掺杂。这可以通过离子注入或扩散等方法实现。离子注入是将硼离子加速后注入到硅片中,其优点是可以精确控制杂质的浓度和深度;扩散法则是将硅片置于含有硼杂质的气体环境中,在高温下使杂质扩散到硅片中。制造N型半导体则使用磷等五价元素进行类似的掺杂操作。在形成P型和N型半导体之后,就是PN结的制造。这通常通过光刻和蚀刻等工艺来实现。光刻工艺就像在硅片上进行精确的绘画,利用光刻胶和紫外线曝光等技术,在硅片上定义出需要形成PN结的区域。然后通过蚀刻工艺,去除不需要的半导体材料,精确地形成PN结。这个过程需要极高的精度,因为PN结的质量直接影响二极管的性能,如正向导通特性和反向截止特性。BZT52H-A10X快恢复二极管适用于高频开关电源电路。

二极管在钳位电路中也有着独特的应用。钳位电路可以将信号的某一电平固定在一个特定的值上。比如在视频信号处理中,为了确保视频信号中的同步信号电平稳定,可使用二极管钳位电路。它通过电容、电阻和二极管的组合,将视频信号中的同步脉冲顶部或底部钳位在一个固定电压上。这样,无论信号在传输过程中如何变化,同步信号的电平都能保持稳定,便于后续的同步分离和信号处理操作。在数字电路中,二极管可用于逻辑电平转换。例如,当需要将一个高电平信号从一种逻辑标准转换为另一种逻辑标准时,可以利用二极管的单向导电性和电压降特性。通过适当的电路设计,二极管可以将输入的高电平信号降低一定的电压值,使其符合目标逻辑电平的要求。这种电平转换在不同类型数字电路之间的接口设计中非常重要,能够确保信号在不同逻辑电平的电路之间准确传递,实现系统的兼容性。
二极管的种类繁多,按材料分类是其中一种重要的方式,不同材料制成的二极管具有各自独特的性能和应用场景。锗是一开始用于制造二极管的材料之一。锗二极管具有较低的正向电压降,一般在 0.2 - 0.3V 左右。这使得它在一些对电压要求较低的电路中表现出色。例如,在早期的收音机等音频电路中,锗二极管可以在较低的电源电压下正常工作,有效地对音频信号进行整流等处理。然而,锗二极管也有一些缺点,它的反向漏电流相对较大,这意味着在反向电压下,仍有一定量的电流通过,这在某些高精度要求的电路中可能会带来问题。快恢复二极管反向恢复时间短,适合高频电路,如变频器、UPS 电源。

肖特基二极管是一种基于金属 - 半导体结的二极管,与普通 PN 结二极管相比,具有正向压降小(约 0.3 - 0.5V)、反向恢复时间极短(几乎为零)、开关速度快等明显优势。这些特性使其在高频电路中表现出色,如在开关电源的同步整流电路中,肖特基二极管可降低导通损耗,提高电源转换效率;在高频逆变器、DC - DC 转换器中,快速的开关特性减少了电路的能量损耗和电磁干扰。此外,肖特基二极管的低正向压降也适用于低压大电流的应用场景,如锂电池保护电路。但肖特基二极管的反向耐压一般较低,通常在 100V 以下,在选型时需根据电路的实际需求,权衡其性能优势与耐压限制,充分发挥其在高频、低压电路中的作用。双向触发二极管可双向导通,在晶闸管触发电路中作为触发器件,控制电路的通断与功率调节。VS-E5PW3006LHN3
快恢复二极管具有极短的反向恢复时间,在开关电源中快速切换电流方向,提升电源转换效率。2N6071BT
二极管的发展经历了漫长的过程。早期的二极管是由电子管构成的,体积大、功耗高且可靠性相对较低。随着半导体技术的兴起,半导体二极管逐渐取代了电子管二极管。20 世纪初,科学家们开始对半导体材料进行深入研究。在不断的实验和探索中,发现了半导体材料的特殊导电性质。到了 20 世纪中叶,硅和锗等半导体材料被广泛应用于二极管的制造。随着制造工艺的不断改进,二极管的性能得到了极大的提升,如降低了正向导通电压、提高了反向耐压能力等。如今,二极管的种类繁多,除了普通的整流二极管外,还出现了发光二极管、稳压二极管、肖特基二极管等具有特殊功能的二极管,满足了不同领域的需求。2N6071BT