不同類型的二極管介紹

二極管是用作單向開關(guān)的兩端電子設(shè)備/組件，即它們只允許電流沿一個方向流動。這些二極管使用硅、鍺和砷化鎵等半導體材料制造。

二極管的兩個端子稱為陽極和陰極。根據(jù)這兩個端子之間的電位差，二極管的操作可以分為兩種方式：

如果陽極的電位高于陰極，則二極管稱為正向偏置，它允許電流流動。

如果陰極的電位高于陽極，則二極管稱為反向偏置，不允許電流流動。

不同類型的二極管有不同的電壓要求。對于硅二極管，正向電壓為0.7V，對于鍺二極管，正向電壓為0.3V。通常，在硅二極管中，二極管一端的暗帶表示陰極端子，另一端是陽極。

二極管的主要應用之一是整流，即將交流電轉(zhuǎn)換為直流電。由于二極管只允許電流在一個方向上流動，而阻止電流在另一個方向上流動，因此二極管用于反極性保護器和瞬態(tài)保護器應用。

有許多不同類型的二極管，下面列出了其中一些。

不同類型的二極管

現(xiàn)在讓我們簡要介紹幾種常見的二極管類型。

1.小信號二極管

它是一種具有不成比例特性的小型設(shè)備，其應用主要涉及高頻和極低電流應用，例如收音機和電視等。為了保護二極管免受污染，它被玻璃包裹，因此也被稱為玻璃鈍化二極管。這種類型的流行二極管之一是 1N4148。

外觀方面，與功率二極管相比，信號二極管非常小。為了指示陰極端子，一個邊緣用黑色或紅色標記。對于高頻應用，小信號二極管的性能非常有效。

相對于其他功能，信號二極管通常具有較小的載流能力和功耗。通常，它們分別在150mA和500mW的范圍內(nèi)。

小信號二極管可以由硅或鍺型半導體材料制成，但二極管的特性因摻雜材料而異。

小信號二極管用于通用二極管應用、高速開關(guān)、參數(shù)放大器和許多其他應用。小信號二極管的一些重要特性是：

峰值反向電壓 （V公關(guān)） – 這是二極管擊穿之前可以施加到二極管的最大反向電壓。

反向電流 （IR） – 反向偏置時流動的電流（非常小的值）。

峰值正向電流下的最大正向電壓 （VF在我F)

反向恢復時間 – 反向電流從正向電流下降到 I 所需的時間R.

2.大信號二極管

這些二極管具有較大的PN結(jié)層。因此，它們通常用于整流，即將交流電轉(zhuǎn)換為直流電。大PN結(jié)還增加了二極管的正向載流能力和反向阻斷電壓。大信號二極管不適合高頻應用。

這些二極管的主要應用是電源（整流器、轉(zhuǎn)換器、逆變器、電池充電設(shè)備等）。在這些二極管中，正向電阻的值為幾歐姆，反向阻斷電阻的值為兆歐姆。

由于它具有高電流和電壓性能，因此可用于抑制高峰值電壓的電氣設(shè)備。

3.齊納二極管

它是一種在“齊納擊穿”原理下工作的無源元件。它由克拉倫斯齊納于1934年首次生產(chǎn)，在正向偏置條件下類似于普通二極管，即它允許電流流動。

但在反向偏置條件下，二極管僅在施加的電壓達到擊穿電壓時導通，稱為齊納擊穿。它旨在防止其他半導體器件產(chǎn)生瞬時電壓脈沖。它充當電壓調(diào)節(jié)器。

4. 發(fā)光二極管 （LED）

這些二極管將電能轉(zhuǎn)換為光能。1968年開始首次生產(chǎn)。它經(jīng)歷電致發(fā)光過程，其中空穴和電子重新結(jié)合以正向偏置條件下以光的形式產(chǎn)生能量。

在早期，LED非常昂貴，并且僅用于特殊應用。但多年來，LED的成本已經(jīng)大幅下降。這一點以及它們非常節(jié)能的事實，使LED成為家庭，辦公室，街道（用于街道照明以及交通信號燈），汽車，手機的主要照明源。

5. 恒流二極管

它也被稱為電流調(diào)節(jié)二極管或限流二極管或二極管連接的晶體管。二極管的功能是調(diào)節(jié)特定電流下的電壓。

它用作兩端電流限制器。在這種情況下，JFET充當限流器以實現(xiàn)高輸出阻抗。恒流二極管符號如下所示。

6. 肖特基二極管

在這種類型的二極管中，結(jié)是通過半導體材料與金屬接觸而形成的。因此，正向壓降降至最低。半導體材料是N型硅，充當陽極和金屬，如鉻，鉑，鎢等。充當陰極。

由于金屬結(jié)，這些二極管具有高導流能力，因此減少了開關(guān)時間。因此，肖特基二極管在開關(guān)應用中有更大的用途。主要是因為金屬-半導體結(jié)，壓降低，這反過來又提高了二極管性能并降低了功率損耗。因此，這些用于高頻整流器應用。肖特基二極管的符號如下所示。

7. 肖克利二極管

它是最早發(fā)明的半導體器件之一。肖克利二極管有四層。它也被稱為PNPN二極管。它等于沒有柵極端子的晶閘管，這意味著柵極端子是斷開的。由于沒有觸發(fā)輸入，二極管可以導通的唯一方法是提供正向電壓。

一旦它打開“，它就會保持打開狀態(tài)，一旦它關(guān)閉”它就會保持關(guān)閉狀態(tài)。二極管有兩種工作狀態(tài)導通和非導通。在不導電狀態(tài)下，二極管以較低的電壓導通。

肖克利二極管的符號如下：

肖克利二極管應用

用于 SCR 的觸發(fā)開關(guān)。

充當松弛振蕩器。

8.階躍恢復二極管

它也被稱為彈斷二極管或電荷存儲二極管。這些是特殊類型的二極管，它存儲來自正脈沖的電荷并用于正弦信號的負脈沖。電流脈沖的上升時間等于快照時間。由于這種現(xiàn)象，它具有速度恢復脈沖。

這些二極管的應用是高階乘法器和脈沖整形電路。這些二極管的截止頻率非常高，接近千兆赫茲量級。

作為乘法器，該二極管的截止頻率范圍為200至300 GHz。在 10 GHz 范圍內(nèi)執(zhí)行的操作中，這些二極管起著至關(guān)重要的作用。對于低階乘法器，效率很高。該二極管的符號如下所示。

9. 隧道二極管

它用作高速開關(guān)，開關(guān)速度約為幾納秒。由于隧穿效應，它在微波頻率區(qū)域具有非?？斓牟僮?。它是一種雙端裝置，其中摻雜劑濃度過高。

瞬態(tài)響應受到結(jié)電容和雜散布線電容的限制。主要用于微波振蕩器和放大器。它充當最負電導的設(shè)備。隧道二極管可以進行機械和電氣調(diào)諧。隧道二極管的符號如下圖所示。

隧道二極管應用

振蕩電路。

微波電路。

耐核輻射。

10.變?nèi)荻O管

這些也被稱為變電容二極管。它的作用類似于可變電容器。操作主要僅在反向偏置狀態(tài)下執(zhí)行。這些二極管非常有名，因為它能夠在恒壓流下改變電路內(nèi)的電容范圍。

它們能夠改變電容至高值。在變?nèi)荻O管中，我們可以通過改變反向偏置電壓來減少或增加耗盡層。這些二極管有許多應用，可用作手機的壓控振蕩器、衛(wèi)星預濾波器等。變?nèi)荻O管的符號如下。

變?nèi)荻O管應用

壓控電容器

壓控振蕩器

參數(shù)放大器

倍頻器

收音機、電視機和手機中的調(diào)頻發(fā)射機和鎖相環(huán)

11.激光二極管

類似于LED的有源區(qū)域由p-n結(jié)形成。電激光二極管是 P-I-N 二極管，其中有源區(qū)域位于固有區(qū)域。用于光纖通信，條形碼閱讀器，激光指示器，CD / DVD /藍光讀取和記錄，激光打印。

激光二極管類型：

雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)激光器：該區(qū)域同時提供自由電子和空穴。

量子阱激光器：具有多個量子阱的激光器稱為多量子阱激光器。

量子級聯(lián)激光器：這些是異質(zhì)結(jié)激光器，可以在相對較長的波長下進行激光作用。

分離約束異質(zhì)結(jié)構(gòu)激光器：為了補償量子激光器中的薄層問題，我們使用單獨的約束異質(zhì)結(jié)構(gòu)激光器。

分布式布拉格反射激光器：它可以是邊緣發(fā)射激光器或VCSELS。

激光二極管的符號如圖所示：

12. 瞬態(tài)電壓抑制二極管

在半導體器件中，由于狀態(tài)電壓的突然變化，會發(fā)生瞬變。它們會損壞設(shè)備的輸出響應。為了克服這個問題，使用了電壓抑制二極管。電壓抑制二極管的操作類似于齊納二極管的操作。

這些二極管的工作與p-n結(jié)二極管一樣正常，但在瞬態(tài)電壓時其工作會發(fā)生變化。在正常情況下，二極管的阻抗很高。當電路中出現(xiàn)任何瞬態(tài)電壓時，二極管進入提供低阻抗的雪崩擊穿區(qū)域。

這是非常自發(fā)的，因為雪崩擊穿持續(xù)時間以皮秒為單位。瞬態(tài)電壓抑制二極管將電壓箝位到固定電平，其箝位電壓大多在最小范圍內(nèi)。

這些在電信領(lǐng)域、醫(yī)療、微處理器和信號處理領(lǐng)域都有應用。它對過電壓的響應速度比壓敏電阻或氣體放電管快。

瞬態(tài)電壓抑制二極管的符號如下所示。

二極管的特點是：

漏電流

最大反向關(guān)斷電壓

擊穿電壓

鉗位電壓

寄生電容

寄生電感

它可以吸收的能量

13. 金摻雜二極管

在這些二極管中，金被用作摻雜劑。這些二極管比其他二極管快。在這些二極管中，反向偏置條件下的漏電流也較小。即使在較高的壓降下，它也允許二極管在信號頻率下工作。在這些二極管中，金有助于少數(shù)載流子的更快重組。

14. 超級勢壘二極管

它是一種整流二極管，具有低正向壓降作為肖特基二極管，具有浪涌處理能力和低反向漏電流作為P – N結(jié)二極管。它專為高功率、快速開關(guān)和低損耗應用而設(shè)計。超級勢壘整流器是下一代正向電壓低于肖特基二極管的整流器。

15. 帕爾貼二極管

在這種類型的二極管中，它在半導體的雙材料結(jié)處產(chǎn)生熱量，半導體從一個端子流向另一個端子。此流動僅在單個方向上完成，與電流流動的方向相同。

這種熱量是由于少數(shù)電荷載流子的復合產(chǎn)生的電荷而產(chǎn)生的。這主要用于冷卻和加熱應用。這種類型的二極管用作熱電冷卻的傳感器和熱機。

16. 晶體二極管

這也被稱為貓須，它是一種點接觸二極管。其操作取決于半導體晶體與點之間的接觸壓力。

在這種情況下，存在一根金屬線，它被壓在半導體晶體上。其中，半導體晶體充當陰極，金屬線充當陽極。這些二極管本質(zhì)上已經(jīng)過時。主要用于微波接收器和探測器。

晶體二極管應用

晶體二極管整流器

晶體二極管檢測器

水晶無線電接收器

17. 雪崩二極管

這是在雪崩擊穿原理下工作的被動元件。它在反向偏置條件下工作。由于反向偏置條件下P-N結(jié)產(chǎn)生的電離，它導致大電流。

這些二極管專門設(shè)計用于在特定反向電壓下?lián)舸?，以防止損壞。雪崩二極管的符號如下所示：

雪崩二極管用途

射頻噪聲產(chǎn)生：它充當天線分析儀橋的射頻源，也用作白噪聲發(fā)生器。

用于無線電設(shè)備以及硬件隨機數(shù)生成器。

微波頻率產(chǎn)生：在此二極管充當負電阻器件。

單光子雪崩探測器：這些是用于光水平應用的高增益光子探測器。

18. 可控硅整流器

它由三個端子組成，它們是陽極、陰極和柵極。它幾乎等于肖克利二極管。顧名思義，它主要用于電路中施加小電壓的控制目的?？煽毓枵髌鞯姆柸缦聢D所示：

操作模式：

1.正向阻塞模式（關(guān)斷狀態(tài)）：在此J1和J3中正向偏置，J2反向偏置。它在擊穿電壓以下提供高電阻，因此被稱為關(guān)斷狀態(tài)。

2.正向?qū)Ｊ剑▽顟B(tài)）：通過增加陽極和陰極的電壓或在柵極施加正脈沖，我們可以打開。要關(guān)閉唯一的方法是減少流過它的電流。

3.反向阻斷模式（關(guān)斷狀態(tài)）：SCR阻斷反向電壓稱為非對稱SCR。 多用于電流源逆變器。

19. 真空二極管

真空二極管由兩個電極組成，它們將充當陽極和陰極。陰極由鎢組成，鎢沿陽極方向發(fā)射電子。電子始終僅從陰極流向陽極。所以，它就像一個開關(guān)。

如果陰極涂有氧化物材料，則電子發(fā)射能力很高。陽極的尺寸有點長，在某些情況下，它們的表面很粗糙，以降低二極管中產(chǎn)生的溫度。二極管僅在一種情況下導通，即陽極相對于陰極端子為正時。該符號如圖所示：

20. 引腳二極管

普通P-N結(jié)二極管的改進版本提供了PIN二極管。在PIN二極管中不需要摻雜。將本征材料，即沒有電荷載流子的材料插入P和N區(qū)域之間，這增加了耗盡層的面積。

當我們施加正向偏置電壓時，空穴和電子將被推入本征層。在某些時候，由于這種高注入水平，電場也會通過本征材料傳導。此字段使載流子從兩個區(qū)域流動。PIN二極管的符號如下圖所示：

PIN二極管應用：

射頻開關(guān)：PIN二極管用于信號和組件選擇。例如，PIN二極管在低相位噪聲振蕩器中充當距離開關(guān)電感器。

衰減器：用作橋式T衰減器中的電橋和分流電阻。

光電探測器：它檢測X射線和伽馬射線光子。

21. 點接觸設(shè)備

金線或鎢絲用作點觸點，通過高電流通過PN結(jié)區(qū)來產(chǎn)生PN結(jié)區(qū)。在連接到金屬板的導線邊緣周圍產(chǎn)生一小塊PN結(jié)區(qū)域，如圖所示。

在正向方向上，其操作非常相似，但在反向偏置條件下，導線的作用類似于絕緣體。由于該絕緣體位于極板之間，因此二極管充當電容器。通常，電容器會阻擋直流電流，但交流電流可以高頻在電路中流動。因此，這些用于檢測高頻信號。

22. 岡恩二極管

岡恩二極管僅由n型半導體材料制成。兩種N型材料的耗盡區(qū)非常薄。當電路中的電壓增加時，電流也會增加。在一定水平的電壓之后，電流將呈指數(shù)級下降，因此表現(xiàn)出負差分電阻。

它有兩個電極，分別是砷化鎵和磷化銦。因此，它具有負差分電阻。它也被稱為轉(zhuǎn)移電子器件。它產(chǎn)生微波射頻信號，因此主要用于微波射頻設(shè)備。它也可以用作放大器。岡恩二極管的符號如下所示：