嵌入式学习二:了解二极管

姓名:黄楠琳       学号:19020100011        学院:电子工程学院

转自:https://blog.csdn.net/weixin_44985601/article/details/104638389

【嵌牛导读】本篇文章简单介绍了二极管及其参数

【嵌牛鼻子】二极管

【嵌牛提问】什么是二极管?常见二极管有哪些?

【嵌牛正文】

二极管简介

二极管是用半导体材料(硅、硒、锗等)制成的一种电子器件,其最重要的特性就是单方向导电性,在电路中,电流只能从二极管的正极流入,负极流出,通常其包含一个PN结,有正极和负极两个端子,其结构如图所示


P区的载流子是空穴,N区的载流子是电子,在P区和N区间形成一定的位垒。外加电压使P区相对N区的电压时,位垒降低,位垒两侧附近产生储存载流子,能通过大电流,具有低的电压降(典型值为0.7V),称为正向导通状态,若加相反的电压,使位垒增加,可承受高的反向电压,流过很小的反向电流,称为反向阻断状态。

二极管的主要参数

正向电流IF:

在额定功率下,允许通过的电流值

正向电压降VF:

二极管通过额定正向电流时,在两级间所产生的电压降

最大整流电流(平均值)IOM:

在半波整流连续工作的情况下,允许的最大半波电流的平均值

反向击穿电压VB:

二极管反向电流急剧增大到出现击穿现象时的反向电压值

正向反向峰值电压VRM:

二极管正常工作时所允许的反向电压峰值,通常VRM为VB的三分之二或小一些

反向电流IR:

在规定的反向电压条件下流过二极管的反向电流值

最大平均整流电流IO:

在半波整流电路中,流过负载电阻的平均整流电流的最大值

最大浪涌电流IFSM:

允许流过的过量的正向电流(瞬间电流)

最高工作频率FM:

由于PN结的结电容存在,当工作频率超过某一值时,其单向导电性将变差。最高工作频率即二极管具有单向导电性的最高交流信号的频率。

反向恢复时间TRR:

当工作电压从正向电压变成反向电压时,二极管工作的理想是电流能瞬时截止,但是实际上一般会延迟一段时间。决定电流截止延时的量,即反向恢复时间,就是二极管由导通突然反向时,反向电流由很大衰减到接近IR所需要的时间。

最大功率P:

即加在二极管两端电压乘流过的电流的最大值,当功率过大时,会造成二极管温度过高。

常用二极管

整流二极管

是一种将交流电源整流成直流电流的二极管/整流二极管具有明显的单向导电性。

整流二极管可用半导体锗或硅等材料制造,主要用于各种低频半波整流电路,如需达到全波整流需连成整流桥使用。最大整流电流是指整流二极管长时间的工作所允许通过的最大电流值,其二极管特性曲线为


检波二极管

检波二极管是用于把叠加在高频载波上的低频信号检验出来的器件,具有较高的检波效率和良好的频率特性。

若将调幅信号通过检波二极管,由于检波二极管的单向导电特性,调幅信号的负向部分被截去,仅留下其正向部分,此时如在每个信号周期取平均值(低通滤波),所得调幅信号的波包即为基带低频信号,实现了解调(检波)功能

稳压二极管

稳压二极管是一种利用PN结反向击穿状态,其电流可在很大范围内变化而电压基本不变的现象制成的起稳压作用的二极管

稳压二极管主要是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体器件,在这临界击穿点上,反向电阻降低到一个很小的数值,在这个低阻区中电流增加而电压保持恒定,稳压二极管的特性曲线的正向特性与普通二极管差不多,反向特性是在反向电压低于反向击穿电压时,反向电阻很大,但是当反向电压到达临界值时,反向电流骤然增大,称为击穿,反向电阻骤然降到很小值,尽管电流在很大范围内变化,但二极管两端电压基本稳定在一个范围内,其特性曲线如图所示


主要参数有

Uz-稳定电压:

指稳压管通过额定电流时两端产生的稳定电压值

Iz-额定电流:

指稳压管产生稳定电压时通过该管的电流值

Rz-动态电阻:

指稳压管两端电压变化与电流变化的比值

激光二极管

激光二极管包括单异质结(SH)、双异质结(DH)和量子阱(QW)激光二极管,能够直接从电流调制其输出光的强弱,激光二极管具有效率高、体积小、寿命长的优点,但其输出功率小,线性差,单色性差,常用于固体激光器的泵浦

激光二极管的原理

半导体中的光发射起因于载流子的复合,当半导体的PN结加有正向电压时,会削弱PN结势垒,迫使电子从N区经PN结注入P区,空穴从P区经过PN结注入N区,这些注入PN结附近的非平衡电子和空穴将会发生复合,从而发射出波长为lammda的光子,其公式为

lammda=hc/Eg

式中:h–普朗克常数;c–光速;Eg–半导体的禁带宽度

上述由于电子与空穴的自发复合而发光的现象称为自发辐射,当自发辐射产生所产生的光子通过半导体时,一旦经过已发射的电子-空穴对赴京就能激励二者复合,产生新光子,这种光子诱使已激发的载流子复合而发出新光子现象称为受激辐射。

如果注入电流足够大,则会形成和热平衡状态相反的载流子分布,即粒子数反转/当有源层内的载流子在大量反转情况下,少量自发辐射产生的光子由于谐振腔两端面往复反射而产生感应辐射,造成选频谐振正反馈,当增益大于吸收损耗时,可从PN结中发出具有良好谱线的相干光–激光

此外,还存在多种二极管,如开关二极管、变容二极管等,此处不一一介绍,需要的可以自己了解

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