嵌入式學(xué)習(xí)二:了解二極管

姓名:黃楠琳? ? ? ?學(xué)號(hào):19020100011? ? ? ? 學(xué)院:電子工程學(xué)院

轉(zhuǎn)自:https://blog.csdn.net/weixin_44985601/article/details/104638389

【嵌牛導(dǎo)讀】本篇文章簡(jiǎn)單介紹了二極管及其參數(shù)

【嵌牛鼻子】二極管

【嵌牛提問】什么是二極管憔晒?常見二極管有哪些茸习?

【嵌牛正文】

二極管簡(jiǎn)介

二極管是用半導(dǎo)體材料(硅、硒、鍺等)制成的一種電子器件,其最重要的特性就是單方向?qū)щ娦裕陔娐分校娏髦荒軓亩O管的正極流入绽快,負(fù)極流出芥丧,通常其包含一個(gè)PN結(jié),有正極和負(fù)極兩個(gè)端子坊罢,其結(jié)構(gòu)如圖所示


P區(qū)的載流子是空穴续担,N區(qū)的載流子是電子,在P區(qū)和N區(qū)間形成一定的位壘活孩。外加電壓使P區(qū)相對(duì)N區(qū)的電壓時(shí)物遇,位壘降低,位壘兩側(cè)附近產(chǎn)生儲(chǔ)存載流子憾儒,能通過大電流询兴,具有低的電壓降(典型值為0.7V),稱為正向?qū)顟B(tài)起趾,若加相反的電壓诗舰,使位壘增加,可承受高的反向電壓阳掐,流過很小的反向電流始衅,稱為反向阻斷狀態(tài)冷蚂。

二極管的主要參數(shù)

正向電流IF:

在額定功率下缭保,允許通過的電流值

正向電壓降VF:

二極管通過額定正向電流時(shí),在兩級(jí)間所產(chǎn)生的電壓降

最大整流電流(平均值)IOM:

在半波整流連續(xù)工作的情況下蝙茶,允許的最大半波電流的平均值

反向擊穿電壓VB:

二極管反向電流急劇增大到出現(xiàn)擊穿現(xiàn)象時(shí)的反向電壓值

正向反向峰值電壓VRM:

二極管正常工作時(shí)所允許的反向電壓峰值艺骂,通常VRM為VB的三分之二或小一些

反向電流IR:

在規(guī)定的反向電壓條件下流過二極管的反向電流值

最大平均整流電流IO:

在半波整流電路中,流過負(fù)載電阻的平均整流電流的最大值

最大浪涌電流IFSM:

允許流過的過量的正向電流(瞬間電流)

最高工作頻率FM:

由于PN結(jié)的結(jié)電容存在隆夯,當(dāng)工作頻率超過某一值時(shí)钳恕,其單向?qū)щ娦詫⒆儾睢W罡吖ぷ黝l率即二極管具有單向?qū)щ娦缘淖罡呓涣餍盘?hào)的頻率蹄衷。

反向恢復(fù)時(shí)間TRR:

當(dāng)工作電壓從正向電壓變成反向電壓時(shí)忧额,二極管工作的理想是電流能瞬時(shí)截止,但是實(shí)際上一般會(huì)延遲一段時(shí)間愧口。決定電流截止延時(shí)的量睦番,即反向恢復(fù)時(shí)間,就是二極管由導(dǎo)通突然反向時(shí)耍属,反向電流由很大衰減到接近IR所需要的時(shí)間托嚣。

最大功率P:

即加在二極管兩端電壓乘流過的電流的最大值,當(dāng)功率過大時(shí)厚骗,會(huì)造成二極管溫度過高示启。

常用二極管

整流二極管

是一種將交流電源整流成直流電流的二極管/整流二極管具有明顯的單向?qū)щ娦浴?/p>

整流二極管可用半導(dǎo)體鍺或硅等材料制造,主要用于各種低頻半波整流電路领舰,如需達(dá)到全波整流需連成整流橋使用夫嗓。最大整流電流是指整流二極管長(zhǎng)時(shí)間的工作所允許通過的最大電流值迟螺,其二極管特性曲線為


檢波二極管

檢波二極管是用于把疊加在高頻載波上的低頻信號(hào)檢驗(yàn)出來的器件,具有較高的檢波效率和良好的頻率特性啤月。

若將調(diào)幅信號(hào)通過檢波二極管煮仇,由于檢波二極管的單向?qū)щ娞匦裕{(diào)幅信號(hào)的負(fù)向部分被截去谎仲,僅留下其正向部分浙垫,此時(shí)如在每個(gè)信號(hào)周期取平均值(低通濾波),所得調(diào)幅信號(hào)的波包即為基帶低頻信號(hào)郑诺,實(shí)現(xiàn)了解調(diào)(檢波)功能

穩(wěn)壓二極管

穩(wěn)壓二極管是一種利用PN結(jié)反向擊穿狀態(tài)夹姥,其電流可在很大范圍內(nèi)變化而電壓基本不變的現(xiàn)象制成的起穩(wěn)壓作用的二極管

穩(wěn)壓二極管主要是一種直到臨界反向擊穿電壓前都具有很高電阻的半導(dǎo)體器件,在這臨界擊穿點(diǎn)上辙诞,反向電阻降低到一個(gè)很小的數(shù)值辙售,在這個(gè)低阻區(qū)中電流增加而電壓保持恒定,穩(wěn)壓二極管的特性曲線的正向特性與普通二極管差不多飞涂,反向特性是在反向電壓低于反向擊穿電壓時(shí)旦部,反向電阻很大,但是當(dāng)反向電壓到達(dá)臨界值時(shí)较店,反向電流驟然增大士八,稱為擊穿,反向電阻驟然降到很小值梁呈,盡管電流在很大范圍內(nèi)變化婚度,但二極管兩端電壓基本穩(wěn)定在一個(gè)范圍內(nèi),其特性曲線如圖所示


主要參數(shù)有

Uz-穩(wěn)定電壓:

指穩(wěn)壓管通過額定電流時(shí)兩端產(chǎn)生的穩(wěn)定電壓值

Iz-額定電流:

指穩(wěn)壓管產(chǎn)生穩(wěn)定電壓時(shí)通過該管的電流值

Rz-動(dòng)態(tài)電阻:

指穩(wěn)壓管兩端電壓變化與電流變化的比值

激光二極管

激光二極管包括單異質(zhì)結(jié)(SH)官卡、雙異質(zhì)結(jié)(DH)和量子阱(QW)激光二極管蝗茁,能夠直接從電流調(diào)制其輸出光的強(qiáng)弱,激光二極管具有效率高寻咒、體積小哮翘、壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn),但其輸出功率小毛秘,線性差饭寺,單色性差,常用于固體激光器的泵浦

激光二極管的原理

半導(dǎo)體中的光發(fā)射起因于載流子的復(fù)合熔脂,當(dāng)半導(dǎo)體的PN結(jié)加有正向電壓時(shí)佩研,會(huì)削弱PN結(jié)勢(shì)壘,迫使電子從N區(qū)經(jīng)PN結(jié)注入P區(qū)霞揉,空穴從P區(qū)經(jīng)過PN結(jié)注入N區(qū)旬薯,這些注入PN結(jié)附近的非平衡電子和空穴將會(huì)發(fā)生復(fù)合,從而發(fā)射出波長(zhǎng)為lammda的光子适秩,其公式為

lammda=hc/Eg

式中:h–普朗克常數(shù)绊序;c–光速硕舆;Eg–半導(dǎo)體的禁帶寬度

上述由于電子與空穴的自發(fā)復(fù)合而發(fā)光的現(xiàn)象稱為自發(fā)輻射,當(dāng)自發(fā)輻射產(chǎn)生所產(chǎn)生的光子通過半導(dǎo)體時(shí)骤公,一旦經(jīng)過已發(fā)射的電子-空穴對(duì)赴京就能激勵(lì)二者復(fù)合抚官,產(chǎn)生新光子,這種光子誘使已激發(fā)的載流子復(fù)合而發(fā)出新光子現(xiàn)象稱為受激輻射阶捆。

如果注入電流足夠大凌节,則會(huì)形成和熱平衡狀態(tài)相反的載流子分布,即粒子數(shù)反轉(zhuǎn)/當(dāng)有源層內(nèi)的載流子在大量反轉(zhuǎn)情況下洒试,少量自發(fā)輻射產(chǎn)生的光子由于諧振腔兩端面往復(fù)反射而產(chǎn)生感應(yīng)輻射倍奢,造成選頻諧振正反饋,當(dāng)增益大于吸收損耗時(shí)垒棋,可從PN結(jié)中發(fā)出具有良好譜線的相干光–激光

此外卒煞,還存在多種二極管,如開關(guān)二極管叼架、變?nèi)荻O管等畔裕,此處不一一介紹,需要的可以自己了解

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