二极管?基础知识——二极管的分类（2）

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2024-03-02 03:01:22 653

1 晶体?极管的分类

1.2 根据?途分类
检波??极管
就原理??，从输?信号中取出调制信号是检波，以整流电流的?小（100mA）作为界线通常把输出电流?于100mA的叫检波。锗材料点接触型、?作频率可达400MHz，正向压降?，结电容?，检波效率?，频率特性好，为2AP型。类似点触型那样检波?的?极管，除?于检波外，还能够?于限幅、削波、调制、混频、开关等电路。也有为调频检波专?的特性?致性好的两只?极管组合件。

整流??极管
就原理??，从输?交流中得到输出的直流是整流。以整流电流的??（100mA）作为界线通常把输出电流?于100mA的叫整流。?结型，?作频率?于KHz，最?反向电压从25伏?3000伏分A～X共22档。分类如下：①硅半导体整流?极管2CZ型、②硅桥式整流器QL型、③?于电视机?压硅堆?作频率近100KHz的2CLG型。

限幅??极管
?多数?极管能作为限幅使?。也有象保护仪表?和?频?纳管那样的专?限幅?极管。为了使这些?极管具有特别强的限制尖锐振幅的作?，通常使?硅材料制造的?极管。也有这样的组件出售：依据限制电压需要，把若?个必要的整流?极管串联起来形成?个整体。

调制??极管
通常指的是环形调制专?的?极管。就是正向特性?致性好的四个?极管的组合件。即使其它变容?极管也有调制?途，但它们通常是直接作为调频?。

混频??极管
使??极管混频?式时，在500～10,000Hz的频率范围内，多采?肖特基型和点接触型?极管。

放???极管
??极管放?，?致有依靠隧道?极管和体效应?极管那样的负阻性器件的放?，以及?变容?极管的参量放?。因此，放???极管通常是指隧道?极管、体效应?极管和变容?极管。

开关??极管
有在?电流下（10mA程度）使?的逻辑运算和在数百毫安下使?的磁芯激励?开关?极管。?电流的开关?极管通常有点接触型和键型等?极管，也有在?温下还可能?作的硅扩散型、台?型和平?型?极管。开关?极管的特?是开关速度快。?肖特基型?极管的开关时间特短，因?是理想的开关?极管。2AK型点接触为中速开关电路?；2CK型平?接触为?速开
关电路?；?于开关、限幅、钳位或检波等电路；肖特基（SBD）硅?电流开关，正向压降?，速度快、效率?。

变容?极管
?于?动频率控制（AFC）和调谐?的?功率?极管称变容?极管。?本?商??也有其它许多叫法。通过施加反向电压，使其PN结的静电容量发?变化。因此，被使?于?动频率控制、扫描振荡、调频和调谐等?途。通常，虽然是采?硅的扩散型?极管，但是也可采?合?扩散型、外延结合型、双重扩散型等特殊制作的?极管，因为这些?极管对于电压??，其静电容量的变化率特别?。结电容随反向电压VR变化，取代可变电容，?作调谐回路、振荡电路、锁相环路，常?于电视机?频头的频道转换和调谐电路，多以硅材料制作。

频率倍增??极管
对?极管的频率倍增作???，有依靠变容?极管的频率倍增和依靠阶跃（即急变）?极管的频率倍增。频率倍增?的变容?极管称为可变电抗器，可变电抗器虽然和?动频率控制?的变容?极管的?作原理相同，但电抗器的构造却能承受?功率。阶跃?极管?被称为阶跃恢复?极管，从导通切换到关闭时的反向恢复时间trr短，因此，其特?是急速地变成关闭的转移时间显著地短。如果对阶跃?极管施加正弦波，那么，因tt（转移时间）短，所以输出波形急骤地被夹断，故能产?很多?频谐波。

稳压?极管
是代替稳压电??极管的产品。被制作成为硅的扩散型或合?型。是反向击穿特性曲线急骤变化的?极管。作为控制电压和标准电压使??制作的。?极管?作时的端电压（?称?纳电压）从3V左右到150V，按每隔10%，能划分成许多等级。在功率??，也有从200mW?100W以上的产品。?作在反向击穿状态，硅材料制作，动态电阻RZ很?，?般为2CW型；将两个互补?极管反向串接以减少温度系数则为2DW型。

PIN型?极管（PIN Diode）
这是在P区和N区之间夹?层本征半导体（或低浓度杂质的半导体）构造的晶体?极管。PIN中的I是“本征”意义的英?略语。当其?作频率超过100MHz时，由于少数载流?的存贮效应和“本征”层中的渡越时间效应，其?极管失去整流作??变成阻抗元件，并且，其阻抗值随偏置电压?改变。在零偏置或直流反向偏置时，“本征”区的阻抗很?；在直流正向偏置时，由于载流?注?“本征”区，?使“本征”区呈现出低阻抗状态。因此，可以把PIN?极管作为可变阻抗元件使?。

PIN型二极管是一种特殊类型的二极管，其名称来自于其构造：正向偏置的P区、非掺杂的Intrinsic（内禀）区和负向偏置的N区。PIN型二极管通常用于微波和射频应用中，以及光电探测器和光通信系统中的光敏元件。

PIN型二极管相比于普通的PN结二极管具有更大的内禀区，这使得它在反向偏置时具有更高的电阻。这个内禀区的增加使得PIN型二极管能够处理更高的功率、更高的频率，以及更大的反向电压。

主要特点和应用包括：

低频率和高频率的应用：PIN型二极管在低频率和高频率应用中都有广泛的应用。在低频率应用中，它们可以用作变阻器或电流控制器；而在高频率应用中，它们可以用作开关、调制器、混频器等。
微波和射频应用：由于PIN型二极管的高速特性和较低的损耗，它们经常用于微波和射频应用中，例如射频开关、调制器、限幅器等。
光电探测器：在光电探测器中，PIN型二极管用于转换光信号为电信号，因为它们对光的敏感度较高。
光通信系统：在光通信系统中，PIN型二极管也用作光电探测器，用于接收光信号并转换为电信号。

雪崩?极管(Avalanche Diode)

雪崩二极管（Avalanche Diode）是一种特殊类型的二极管，它利用了雪崩击穿效应来实现其功能。在正向电压下，雪崩二极管的电流-电压特性类似于普通的二极管，但在反向电压下，其特性则表现出了与普通二极管截然不同的特点。

当反向电压施加在雪崩二极管上时，如果电压足够高，电子会在 PN 结的空穴区域中获得足够的能量以使它们被加速到高能级，当这些高能电子碰撞到晶格原子时，会释放出额外的电子空穴对。这些额外的电子空穴对可以继续获得能量并碰撞更多的原子，形成一种类似于雪崩效应的现象，因此得名雪崩二极管。

雪崩二极管的主要特点包括：

反向击穿电压（Breakdown Voltage）: 在雪崩效应发生之前，雪崩二极管可以承受很高的反向电压。当达到一定的反向电压时，雪崩效应开始，此时二极管处于击穿状态。这个电压称为反向击穿电压或雪崩电压。
高反向电流能力: 雪崩二极管在击穿状态下可以通过大量的反向电流，因此可用于电压稳定器和过压保护器件。
稳定性: 雪崩二极管在击穿状态下的电压几乎保持不变，这使得它们在一定范围内可以提供稳定的电压输出。
温度特性: 雪崩二极管的击穿电压随温度变化的影响相对较小，因此它们具有较好的温度稳定性。

雪崩二极管在许多应用中都非常有用，特别是在需要稳定反向电压的场合，例如电压参考、稳压器、过压保护等方面。

江崎?极管（Tunnel Diode）
江崎二极管，也称为隧道二极管（Tunnel Diode），是一种特殊的半导体二极管，它利用了量子力学的隧穿效应作为其主要的工作原理。江崎二极管最早由日本物理学家江崎玄开发。它是以隧道效应电流为主要电流分量的晶体?极管。其基底材料是砷化镓和锗。其P型区的N型区是?掺杂的（即?浓度杂质的）。

隧道二极管的主要特点是在其特定的工作区域内，其电流-电压特性呈现出负阻特性，也就是说，当电压增加时，电流反而减小。这种负阻特性使得隧道二极管在一些特殊的电路应用中非常有用。

江崎二极管的工作原理基于量子力学中的隧穿效应。当两个半导体材料之间的能带出现重叠时，电子可以通过能量足够的量子跳跃到另一侧，而无需克服能垒。这种现象被称为隧穿效应。在江崎二极管中，当反向电压施加到一个特定的程度时，就会发生隧穿效应，导致电子可以从价带通过隧道跳跃到导带，导致电流的剧烈增加。

江崎二极管的应用主要包括高频电路、微波电路、振荡器、开关和逻辑门等领域。虽然江崎二极管在数字电路中的应用已经被后来的器件所取代，但在某些特定的模拟电路和微波电路中，它仍然具有一定的应用价值。

快速关断（阶跃恢复）?极管(Step Recovary Diode)
它也是?种具有PN结的?极管。其结构上的特点是：在PN结边界处具有陡峭的杂质分布区，从?形成“?助电场”。由于PN结在正向偏压下，以少数载流?导电，并在PN结附近具有电荷存贮效应，使其反向电流需要经历?个“存贮时间”后才能降?最?值（反向饱和电流
值）。阶跃恢复?极管的“?助电场”缩短了存贮时间，使反向电流快速截?，并产?丰富的谐波分量。利?这些谐波分量可设计出梳状频谱发?电路。快速关断（阶跃恢复）?极管?于脉冲和?次谐波电路中。

阻尼?极管
具有较?的反向?作电压和峰值电流，正向压降?，?频?压整流?极管，?在电视机?扫描电路作阻尼和升压整流?。

阻尼二极管是一种常见的二极管，通常用于电感元件（例如电感线圈）的保护电路中。其作用是在电感元件电流截断时提供一条低阻抗的路径，以防止电感元件中产生的高电压脉冲损坏其他元件。

在电感元件中，当电流截断时，电感元件会产生一个反向电压脉冲，其幅值可以很高，这是由于电感元件的自感作用导致的。这种高电压脉冲可能会损坏其他电路元件。阻尼二极管的作用就是通过提供一个低阻抗的路径，使得这些电压脉冲能够得到有效地消耗，从而保护其他元件。

阻尼二极管通常被连接在电感元件的并联路径上，在电感元件的两端之间。在正常工作情况下，阻尼二极管是反向偏置的，因此不导通。但是当电感元件中断电流时，阻尼二极管就会导通，提供一个路径来消耗电感元件中产生的能量，并保护其他电路元件不受损坏。

阻尼二极管通常被选择为快速恢复二极管或肖特基二极管，这是因为它们具有较快的反向恢复时间，可以更有效地消耗电感元件中的能量，从而提供更好的保护效果。

瞬变电压抑制?极管

瞬态电压抑制二极管（Transient Voltage Suppression Diode，TVS Diode）是一种用于保护电路免受瞬态或过电压损坏的特殊类型的二极管。它通常用于电路中，以限制过电压或瞬态电压在电路中的传播，并将其消耗掉，从而保护其他敏感元件不受损坏。

瞬态电压抑制二极管的工作原理是当电压超过其额定工作电压时，它将迅速导通并提供一个低阻抗路径，将过电压或瞬态电压释放到地或其他安全位置，从而将其限制在一个安全水平以下。

主要特点包括：

快速响应时间：瞬态电压抑制二极管能够迅速导通，响应时间非常快，从而有效地保护其他元件免受损坏。
低动态电阻：在导通状态下，瞬态电压抑制二极管具有相对较低的动态电阻，能够有效地消耗过电压或瞬态电压。
高能量吸收能力：它能够吸收大量的能量，因此在保护电路免受大功率瞬态电压冲击时非常有效。
可重复使用：一旦瞬态电压消失，二极管将恢复到其非导通状态，可以重复使用。

瞬态电压抑制二极管在许多电子设备和电路中广泛应用，尤其是在需要保护敏感元件（例如集成电路、传感器、通信设备等）免受雷击、电压浪涌或其他瞬态电压事件损坏的情况下。

双基极?极管（单结晶体管）
两个基极，?个发射极的三端负阻器件，?于张驰振荡电路，定时电压读出电路中，它具有频率易调、温度稳定性好等优点。

双基极二极管的制作过程：在一块高电阻率的N型半导体基片的两端各引出一个铝电极，如图c所示，分别称为*基极B1和第二基极B2，然后在N型半导体基片一侧埋入P型半导体，在两种半导体的结合部位就形成了一个PN结，再在P型半导体端引出一个电极，称为发射极E。

双基极二极管的等效电路如图d所示。双基极二极管B1、B2极之间为高电阻率的N型半导体，故两极之间的电阻RBB较大（约4—12千欧），以PN结为中心，将N型半导体分为两部分，PN结与B1极之间的电阻用RB1表示，PN结与B2极之间的电阻用RB2表示，RBB=RB1+RB2，E极与N型半导体之间的PN结可等效为一个二极管，用VD表示。

发光?极管
?磷化镓、磷砷化镓材料制成，体积?，正向驱动发光。?作电压低，?作电流?，发光均匀、寿命?、可发红、?、绿单?光。

发光二极管（Light Emitting Diode，LED）是一种半导体器件，具有将电能直接转换为光能的能力。它是由一种固体半导体材料构成的，当电流通过时，会发出可见光。

LED的工作原理是基于半导体的电子结构。LED通常由n型和p型半导体材料组成，它们之间的结构被称为p-n结。当正向电压施加到LED上时，电子从n型区域流向p型区域，同时空穴从p型区域流向n型区域。在p-n结附近，电子和空穴会结合并释放出能量，这些能量以光子的形式释放出来，产生可见光。LED的发光颜色取决于半导体材料的组成。

LED具有许多优点，包括：