摻雜工藝:摻雜是為了在硅中引入特定的雜質,形成P型或N型半導體。在制造P型半導體時,通常采用硼等三價元素作為雜質進行摻雜。這可以通過離子注入或擴散等方法實現。離子注入是將硼離子加速后注入到硅片中,其優點是可以精確控制雜質的濃度和深度;擴散法則是將硅片置于含有硼雜質的氣體環境中,在高溫下使雜質擴散到硅片中。制造N型半導體則使用磷等五價元素進行類似的摻雜操作。在形成P型和N型半導體之后,就是PN結的制造。這通常通過光刻和蝕刻等工藝來實現。光刻工藝就像在硅片上進行精確的繪畫,利用光刻膠和紫外線曝光等技術,在硅片上定義出需要形成PN結的區域。然后通過蝕刻工藝,去除不需要的半導體材料,精確地形成PN結。這個過程需要極高的精度,因為PN結的質量直接影響二極管的性能,如正向導通特性和反向截止特性。激光二極管發出的激光方向性強,應用于光纖通信、激光打印機等領域。LPC1114FBD48/302 單片機MCU LQFP48
二極管的發展經歷了漫長的過程。早期的二極管是由電子管構成的,體積大、功耗高且可靠性相對較低。隨著半導體技術的興起,半導體二極管逐漸取代了電子管二極管。20 世紀初,科學家們開始對半導體材料進行深入研究。在不斷的實驗和探索中,發現了半導體材料的特殊導電性質。到了 20 世紀中葉,硅和鍺等半導體材料被廣泛應用于二極管的制造。隨著制造工藝的不斷改進,二極管的性能得到了極大的提升,如降低了正向導通電壓、提高了反向耐壓能力等。如今,二極管的種類繁多,除了普通的整流二極管外,還出現了發光二極管、穩壓二極管、肖特基二極管等具有特殊功能的二極管,滿足了不同領域的需求。STD16NF25 MOS(場效應管)整流橋由四只二極管組成,可實現全波整流,簡化電源電路設計。
肖特基二極管是基于金屬 - 半導體接觸形成的二極管。它具有幾個明顯的特點。首先,肖特基二極管的正向導通電壓較低,通常比普通硅二極管的導通電壓低 0.2 - 0.3V 左右。這使得它在低電壓、大電流的場合具有優勢,可以降低電路的功耗。其次,肖特基二極管的開關速度非常快,這是因為它沒有普通二極管中的少數載流子存儲效應。在高頻電路中,如射頻電路和高速數字電路中,肖特基二極管能夠快速地導通和截止,減少信號的失真和損耗。此外,肖特基二極管的反向恢復時間極短,這使得它在開關電源等需要頻繁開關的電路中表現出色。不過,肖特基二極管的反向耐壓能力相對較低,這在一定程度上限制了它的應用范圍。
二極管是一種具有單向導電特性的半導體器件,由一個 PN 結、電極引線和外殼封裝而成。PN 結是其重要結構,P 型半導體一側帶正電,富含空穴;N 型半導體一側帶負電,含有大量自由電子。當二極管兩端施加正向電壓(陽極接正,陰極接負)且超過其導通閾值(硅管約 0.7V,鍺管約 0.3V)時,PN 結變窄,載流子擴散形成正向電流,此時二極管處于導通狀態;而施加反向電壓時,PN 結變寬,只存在微弱的反向飽和電流,二極管截止。這種單向導電特性使二極管能夠實現整流、限幅、穩壓等功能,廣泛應用于各類電子電路中,如同電路中的 “單向閥門”,控制電流的流向與大小。光電二極管能將光信號轉為電信號,可用于光通信、煙霧報警器等設備。
二極管在使用過程中可能出現多種失效模式,常見的包括開路、短路、性能退化等。正向電流過大或反向電壓超過額定值,會導致二極管過熱燒毀,出現開路故障;PN 結擊穿后若電流不受限制,可能造成長久性短路。此外,長期工作在高溫、高濕度環境下,二極管的性能會逐漸退化,如正向壓降增大、反向漏電流增加。故障診斷時,可使用萬用表的二極管檔測量其正向壓降和反向電阻,正常情況下,正向壓降應在規定范圍內,反向電阻趨于無窮大;對于復雜電路中的二極管,可通過示波器觀察其電壓、電流波形,判斷是否存在異常。預防二極管失效需在電路設計階段合理選型,確保工作條件在器件額定范圍內,并采取適當的散熱、防護措施,延長二極管的使用壽命,保障電路穩定運行。二極管的反向漏電流會隨溫度升高而增大。TL3842 電源IC
快恢復二極管反向恢復時間短,適合高頻電路,如變頻器、UPS 電源。LPC1114FBD48/302 單片機MCU LQFP48
二極管是一種具有單向導電性的半導體器件,其重要結構由 P 型半導體和 N 型半導體結合而成,兩者交界處形成的 PN 結是實現單向導電的關鍵。當 P 區接電源正極、N 區接電源負極,即正向偏置時,外電場削弱了 PN 結內電場,使得多數載流子能夠順利通過 PN 結,形成較大的正向電流,二極管導通。反之,當 P 區接負極、N 區接正極,處于反向偏置時,外電場增強內電場,多數載流子難以通過,只有少數載流子形成微弱的反向電流,二極管近乎截止。這種獨特的單向導電特性,使其在眾多電路中承擔著關鍵的整流、檢波等功能,為電子設備的穩定運行奠定了基礎。LPC1114FBD48/302 單片機MCU LQFP48