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二極管的工作原理有哪些?

2021-11-15 17:54:0314
       二極管是用半導體材料(硅、硒、鍺等)制成的一種電子器件。它具有單向導電性能, 即給二極管陽極和陰極加上正向電壓時,二極管導通。 當給陽極和陰極加上反向電壓時,二極管截止。 因此,二極管的導通和截止,則相當于開關的接通與斷開。
       二極管是最早誕生的半導體器件之一,其應用非常廣泛。特別是在各種電子電路中,利用二極管和電阻、電容、電感等元器件進行合理的連接,構成不同功能的電路,可以實現對交流電整流、對調制信號檢波、限幅和鉗位以及對電源電壓的穩壓等多種功能。無論是在常見的收音機電路還是在其他的家用電器產品或工業控制電路中,都可以找到二極管的蹤跡。
 
分類
 
二極管種類有很多,按照所用的半導體材料,可分為鍺二極管(Ge管)和硅二極管(Si管)。

根據其不同用途,可分為檢波二極管、整流二極管、穩壓二極管、開關二極管等。

按照管芯結構,又可分為點接觸型二極管、面接觸型二極管及平面型二極管。點接觸型二極管是用一根很細的金屬絲壓在光潔的半導體晶片表面,通以脈沖電流,使觸絲一端與晶片牢固地燒結在一起,形成一個“PN結”。由于是點接觸,只允許通過較小的電流(不超過幾十毫安),適用于高頻小電流電路,如收音機的檢波等。面接觸型二極管的“PN結”面積較大,允許通過較大的電流(幾安到幾十安),主要用于把交流電變換成直流電的“整流”電路中。平面型二極管是一種特制的硅二極管,它不僅能通過較大的電流,而且性能穩定可靠,多用于開關、脈沖及高頻電路中。
 
工作原理
 
       晶體二極管為一個由p型半導體和n型半導體形成的p-n結,在其界面處兩側形成空間電荷層,并建有自建電場。當不存在外加電壓時,由于p-n 結兩邊載流子濃度差引起的擴散電流和自建電場引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態。當外界有正向電壓偏置時,外界電場和自建電場的互相抑消作用使載流子的擴散電流增加引起了正向電流。當外界有反向電壓偏置時,外界電場和自建電場進一步加強,形成在一定反向電壓范圍內與反向偏置電壓值無關的反向飽和電流 I0。當外加的反向電壓高到一定程度時,p-n結空間電荷層中的電場強度達到臨界值產生載流子的倍增過程,產生大量電子空穴對,產生了數值很大的反向擊穿電流,稱為二極管的擊穿現象。
 
       幾乎在所有的電子電路中,都要用到半導體二極管。半導體二極管在電路中的使用能夠起到保護電路,延長電路壽命等作用。半導體二極管的發展,使得集成電路更加優化,在各個領域都起到了積極的作用。二極管在集成電路中的作用很多,維持著集成電路正常工作。
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