激光二極管的發光基于受激輻射原理。在其內部的有源區,通過注入電流形成粒子數反轉分布,當外界光子激發時,產生受激輻射,輸出高亮度、高方向性的激光束。在光通信領域,激光二極管作為光源,將電信號轉換為光信號,通過光纖進行高速、長距離的數據傳輸。其高調制速率和低功耗特性,滿足了現代通信網絡對大容量、高速率數據傳輸的需求,是光纖通信系統的重要器件之一。在激光加工領域,激光二極管發出的高能量激光束可用于材料切割、焊接、打孔等加工工藝。例如在汽車制造中,用于車身零部件的焊接;在電子制造中,用于電路板的微孔加工,憑借其高精度、高效率的加工優勢,推動了制造業的技術升級。二極管是電子電路的重要元件,具有單向導電性,應用普遍。74AHC32BQ
二極管按結構可分為點接觸型、面接觸型和平面型。點接觸型二極管的 PN 結面積小,結電容低,適用于高頻信號檢波和小電流整流,如收音機中的信號處理;面接觸型二極管的 PN 結面積大,能承受較大電流與反向電壓,常用于電源整流電路;平面型二極管采用光刻、擴散等半導體制造工藝,精度高、穩定性好,是集成電路中常用的二極管類型。制造過程中,通過摻雜技術在硅或鍺等本征半導體中引入雜質,形成 P 型和 N 型半導體;再經晶圓切割、光刻、蝕刻、封裝等工序,將二極管制成適合不同應用場景的形態,其性能與制造工藝的精度密切相關。STW62NM60N MOS(場效應管)二極管反向偏置時,幾乎無電流通過。
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。
發光二極管(LED)作為一種特殊的二極管,其獨特的發光原理和優良的特性使其在現代照明和顯示領域占據了重要地位。從發光原理來看,LED是基于半導體材料的電子與空穴復合發光機制。當在LED兩端施加正向電壓時,P型半導體中的空穴和N型半導體中的電子在電場的作用下向PN結移動。在PN結附近,電子和空穴相遇并復合。在這個復合過程中,電子從高能級躍遷到低能級,根據能量守恒定律,多余的能量以光子的形式釋放出來,從而產生光。不同的半導體材料和摻雜方式決定了所發射光的波長,也就是光的顏色。例如,使用氮化鎵(GaN)材料制造的LED可以發出藍光,而通過在氮化鎵中摻雜不同的雜質,還可以獲得綠光、紫光等不同顏色的光。二極管是具有單向導電性的半導體電子元件。
瞬態電壓抑制二極管(TVS)是一種專門用于保護電路免受瞬態高電壓沖擊的器件。當電路中出現瞬間的高電壓脈沖,如雷電感應、靜電放電、電路開關瞬間產生的浪涌電壓等,TVS 能夠迅速響應,在極短時間內進入反向雪崩擊穿狀態,將過高的電壓鉗位在安全值,吸收多余的能量,保護電路中的其他敏感元件免受損壞。在電子設備的接口電路,如 USB 接口、以太網接口等,以及電源輸入輸出端,常接入 TVS 二極管進行防護。在汽車電子系統中,由于汽車運行環境復雜,存在各種電氣干擾和電壓瞬變,TVS 二極管廣泛應用于汽車電子控制單元(ECU)、車載通信設備等的保護,確保汽車電子設備在惡劣電氣環境下可靠運行。續流二極管可保護電感類元件免受過電壓損害。BCM846BSX
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。74AHC32BQ
橋式整流電路是目前應用非常普遍的整流方式。它由四個二極管組成一個橋式結構。當交流電壓輸入時,在正半周,兩個二極管導通,電流通過這兩個二極管和負載;在負半周,另外兩個二極管導通,電流通過這兩個二極管和負載。橋式整流電路的優點明顯,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。在幾乎所有的現代電子設備電源中,如電腦電源、手機充電器等,都采用了橋式整流電路。它可以適應不同的交流輸入電壓范圍,并且可以與后續的濾波、穩壓電路更好地配合,為電子設備提供高質量的直流電源,確保設備的穩定運行。此外,在一些特殊的電源整流應用中,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,確保在高電壓環境下正常工作,為X光機、高壓靜電發生器等設備提供所需的直流高壓電源。74AHC32BQ