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PIN 二極管由 P 型半導(dǎo)體、本征半導(dǎo)體(I 層)和 N 型半導(dǎo)體組成,其 I 層較厚。這種特殊結(jié)構(gòu)使 PIN 二極管在正向偏置時(shí),呈現(xiàn)低電阻狀態(tài),類似于導(dǎo)通的開關(guān);在反向偏置時(shí),呈現(xiàn)高電阻狀態(tài),類似于斷開的開關(guān)。在射頻(RF)電路中,PIN 二極管常被用作射頻開關(guān)。例如在手機(jī)的天線切換電路中,通過控制 PIN 二極管的導(dǎo)通和截止,實(shí)現(xiàn)不同頻段天線的切換,使手機(jī)能夠在不同通信環(huán)境下穩(wěn)定接收和發(fā)送信號。在射頻功率放大器的電路中,PIN 二極管也可用于功率控制和信號切換,確保射頻電路在不同工作狀態(tài)下的高效運(yùn)行,是實(shí)現(xiàn)射頻信號靈活處理和控制的關(guān)鍵器件。二極管作為電子元件的基石,在電路中發(fā)揮著整流和開關(guān)的關(guān)鍵作用。BUK9635-100A
二極管是一種具有單向?qū)щ娦缘陌雽?dǎo)體器件,其重要結(jié)構(gòu)由 P 型半導(dǎo)體和 N 型半導(dǎo)體結(jié)合而成,兩者交界處形成的 PN 結(jié)是實(shí)現(xiàn)單向?qū)щ姷年P(guān)鍵。當(dāng) P 區(qū)接電源正極、N 區(qū)接電源負(fù)極,即正向偏置時(shí),外電場削弱了 PN 結(jié)內(nèi)電場,使得多數(shù)載流子能夠順利通過 PN 結(jié),形成較大的正向電流,二極管導(dǎo)通。反之,當(dāng) P 區(qū)接負(fù)極、N 區(qū)接正極,處于反向偏置時(shí),外電場增強(qiáng)內(nèi)電場,多數(shù)載流子難以通過,只有少數(shù)載流子形成微弱的反向電流,二極管近乎截止。這種獨(dú)特的單向?qū)щ娞匦裕蛊湓诒姸嚯娐分谐袚?dān)著關(guān)鍵的整流、檢波等功能,為電子設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)。BUK7225-55A二極管的正向電壓降是評價(jià)其性能的重要指標(biāo)之一。
二極管的反向特性曲線反映了二極管在反向偏置時(shí)的電流與電壓的關(guān)系。在反向偏置的情況下,二極管中只有少數(shù)載流子形成的微弱反向電流。當(dāng)反向電壓較小時(shí),反向電流幾乎保持不變,這個(gè)電流稱為反向飽和電流。隨著反向電壓的繼續(xù)增加,當(dāng)反向電壓達(dá)到二極管的擊穿電壓時(shí),二極管的反向電流會急劇增加。如果不加以限制,過大的反向電流會導(dǎo)致二極管損壞。不過,在穩(wěn)壓二極管中,正是利用了這種反向擊穿特性來實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓功能。通過對反向特性曲線的分析,可以了解二極管的反向耐壓能力和擊穿特性。
全波整流電路則需要兩個(gè)二極管和一個(gè)中心抽頭的變壓器。在這種電路中,當(dāng)交流電壓輸入變壓器后,變壓器的次級繞組產(chǎn)生兩個(gè)大小相等、方向相反的交流電壓。在正半周,一個(gè)二極管導(dǎo)通,電流通過該二極管和負(fù)載;在負(fù)半周,另一個(gè)二極管導(dǎo)通,電流通過另一個(gè)二極管和負(fù)載。這樣,無論交流電壓是正半周還是負(fù)半周,負(fù)載上都有電流通過,得到的直流電壓脈動頻率是交流輸入電壓頻率的兩倍,提高了整流效率,相較于半波整流,全波整流能夠更好地利用交流電,為負(fù)載提供更穩(wěn)定的直流電源。這種電路在一些早期的電子管收音機(jī)等設(shè)備中較為常見。雙向觸發(fā)二極管可雙向?qū)ǎ诰чl管觸發(fā)電路中作為觸發(fā)器件,控制電路的通斷與功率調(diào)節(jié)。
二極管的正向特性曲線描述了二極管正向?qū)〞r(shí)電流與電壓之間的關(guān)系。在正向特性曲線的起始階段,當(dāng)正向電壓較小時(shí),二極管的正向電流非常小,幾乎可以忽略不計(jì),此時(shí)二極管處于死區(qū)。隨著正向電壓的增加,當(dāng)電壓超過死區(qū)電壓后,二極管的正向電流開始迅速增加,并且電流與電壓之間近似呈指數(shù)關(guān)系。不同材料的二極管,其死區(qū)電壓和正向特性曲線的斜率有所不同。例如,硅二極管的死區(qū)電壓約為 0.5V,鍺二極管的死區(qū)電壓約為 0.1V。通過對正向特性曲線的研究,可以了解二極管的導(dǎo)通特性,為電路設(shè)計(jì)中選擇合適的二極管提供依據(jù)。在電路中,二極管常被用作整流器,將交流電轉(zhuǎn)換為直流電。BUK7225-55A
二極管在電子電路中扮演著重要角色,是構(gòu)成各種電子設(shè)備不可或缺的基礎(chǔ)元件。BUK9635-100A
二極管的制造是一個(gè)復(fù)雜而精細(xì)的過程,涉及到多種先進(jìn)的半導(dǎo)體制造工藝,這些工藝確保了二極管的高質(zhì)量和穩(wěn)定性能。首先是半導(dǎo)體材料的準(zhǔn)備。對于硅二極管,通常以高純度的硅為原料。硅材料需要經(jīng)過一系列的提純過程,以去除其中的雜質(zhì),使硅的純度達(dá)到極高的水平,一般要求達(dá)到99.9999%以上。這個(gè)提純過程可以采用化學(xué)氣相沉積(CVD)等方法,在高溫、高壓等特定條件下,將不純的硅轉(zhuǎn)化為高純度的多晶硅。然后通過拉晶等工藝,將多晶硅制成單晶硅棒,這是后續(xù)制造二極管的基礎(chǔ)材料。BUK9635-100A