二極管的制造工藝包括多個(gè)環(huán)節(jié)。首先是半導(dǎo)體材料的制備,硅或鍺等半導(dǎo)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(dǎo)體晶體。然后進(jìn)行晶圓制造,將半導(dǎo)體晶體切割成薄片,在晶圓上通過擴(kuò)散、離子注入等工藝形成 P - N 結(jié)。擴(kuò)散工藝是將特定的雜質(zhì)原子擴(kuò)散到半導(dǎo)體材料中,改變其導(dǎo)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(dǎo)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(jìn)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(jìn)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(hù)芯片并提供合適的引腳用于安裝。二極管還可用于穩(wěn)壓電路中,保持輸出電壓的穩(wěn)定。STP15NK50ZFP
橋式整流電路是目前應(yīng)用非常普遍的整流方式。它由四個(gè)二極管組成一個(gè)橋式結(jié)構(gòu)。當(dāng)交流電壓輸入時(shí),在正半周,兩個(gè)二極管導(dǎo)通,電流通過這兩個(gè)二極管和負(fù)載;在負(fù)半周,另外兩個(gè)二極管導(dǎo)通,電流通過這兩個(gè)二極管和負(fù)載。橋式整流電路的優(yōu)點(diǎn)明顯,它不需要中心抽頭的變壓器,而且對變壓器次級繞組的利用率更高,輸出的直流電壓脈動更小。在幾乎所有的現(xiàn)代電子設(shè)備電源中,如電腦電源、手機(jī)充電器等,都采用了橋式整流電路。它可以適應(yīng)不同的交流輸入電壓范圍,并且可以與后續(xù)的濾波、穩(wěn)壓電路更好地配合,為電子設(shè)備提供高質(zhì)量的直流電源,確保設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。此外,在一些特殊的電源整流應(yīng)用中,如高壓電源整流,會使用高壓整流二極管。這些二極管能夠承受極高的反向電壓,確保在高電壓環(huán)境下正常工作,為X光機(jī)、高壓靜電發(fā)生器等設(shè)備提供所需的直流高壓電源。SE40NDHM3/I二極管具有單向?qū)щ娦裕辉试S電流從正極流向負(fù)極。
二極管有多種封裝形式以滿足不同應(yīng)用場景的需求。常用的插件封裝有DO-15、DO-27、TO-220等;常用的貼片封裝有SMA、SMB、SOD-123等。這些封裝形式不僅便于二極管的安裝和連接還提高了電路的集成度和可靠性。在使用二極管時(shí)需要注意其正負(fù)極的識別。一般來說負(fù)極會做一些標(biāo)識以便于識別(如銀色環(huán)、色點(diǎn)等)。正確識別二極管的極性對于保證電路的正常工作至關(guān)重要。在正向特性的起始部分存在一個(gè)死區(qū)電壓區(qū)域。在這個(gè)區(qū)域內(nèi)正向電壓很小不足以克服PN結(jié)內(nèi)電場的阻擋作用因此正向電流幾乎為零。只有當(dāng)正向電壓大于死區(qū)電壓后二極管才會正向?qū)娏麟S電壓增大而迅速上升。
二極管在信號處理電路中有著普遍而重要的應(yīng)用,它能夠?qū)π盘栠M(jìn)行多種方式的處理,滿足不同電路對信號的特殊要求。在限幅電路中,二極管發(fā)揮著關(guān)鍵作用。限幅電路用于限制信號的幅度,防止信號過大而損壞后續(xù)電路元件。例如,在音頻信號處理電路中,如果輸入的音頻信號幅度可能會超過功放電路的承受范圍,就可以使用二極管限幅電路。當(dāng)音頻信號電壓在正常范圍內(nèi)時(shí),二極管處于截止?fàn)顟B(tài),信號正常通過。但當(dāng)信號電壓超過一定值時(shí),二極管導(dǎo)通,將信號電壓限制在一個(gè)安全范圍內(nèi)。這種限幅功能可以通過不同的電路結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn),如串聯(lián)一個(gè)電阻和一個(gè)二極管,或者使用多個(gè)二極管組成的雙向限幅電路,從而對信號的正、負(fù)半周都進(jìn)行幅度限制。二極管的工作溫度范圍對其性能和使用壽命有重要影響。
二極管依據(jù)功能可分為多種類型,每種類型都在電子電路中有著獨(dú)特的作用,為電路設(shè)計(jì)提供了豐富的功能模塊。整流二極管是非常常見的一種。它的主要功能是將交流電轉(zhuǎn)換為直流電。在電源電路中,無論是小型的電子設(shè)備電源,還是大型的工業(yè)電源系統(tǒng),整流二極管都發(fā)揮著關(guān)鍵作用。例如,在一個(gè)簡單的半波整流電路中,利用一個(gè)整流二極管,當(dāng)交流電壓處于正半周時(shí),二極管導(dǎo)通,電流通過負(fù)載;而當(dāng)交流電壓處于負(fù)半周時(shí),二極管截止,負(fù)載上沒有電流通過。這樣,在負(fù)載兩端就得到了一個(gè)只有正半周的脈動直流電壓。在全波整流和橋式整流電路中,多個(gè)整流二極管相互配合,可以更有效地將交流電轉(zhuǎn)換為直流電,提高整流效率,為后續(xù)的電子設(shè)備提供穩(wěn)定的直流電源。在數(shù)字電路中,二極管常用作開關(guān)元件,實(shí)現(xiàn)邏輯功能。STP15NK50ZFP
二極管結(jié)構(gòu)簡單,制造成本低,因此廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備中。STP15NK50ZFP
二極管是現(xiàn)代電子學(xué)中一種極為重要的基礎(chǔ)元件,它的結(jié)構(gòu)和原理構(gòu)成了其在電路中獨(dú)特功能的基石。從結(jié)構(gòu)上看,二極管主要由P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體組成。P型半導(dǎo)體含有較多的空穴,而N型半導(dǎo)體則有較多的電子。當(dāng)這兩種半導(dǎo)體緊密結(jié)合在一起時(shí),在它們的交界面就會形成一個(gè)特殊的區(qū)域,叫做PN結(jié)。這個(gè)PN結(jié)是二極管能夠?qū)崿F(xiàn)單向?qū)щ娦缘年P(guān)鍵所在。從原理層面來說,當(dāng)二極管兩端施加正向電壓時(shí),即 P 型端接電源正極,N 型端接電源負(fù)極,此時(shí)外電場方向與內(nèi)電場方向相反。在這個(gè)電壓的作用下,P 區(qū)的空穴和 N 區(qū)的電子都向 PN 結(jié)移動,使得 PN 結(jié)變窄,形成較大的電流,二極管處于導(dǎo)通狀態(tài)。例如,在一個(gè)簡單的直流電源供電的電路中,如果串聯(lián)一個(gè)二極管和一個(gè)電阻,當(dāng)電源極性正確時(shí),電路中有電流通過,電阻上會有電壓降,這可以通過示波器觀察到電壓和電流的變化情況。STP15NK50ZFP