二极管按结构可分为点接触型、面接触型和平面型。点接触型二极管的 PN 结面积小,结电容低,适用于高频信号检波和小电流整流,如收音机中的信号处理;面接触型二极管的 PN 结面积大,能承受较大电流与反向电压,常用于电源整流电路;平面型二极管采用光刻、扩散等半导体制造工艺,精度高、稳定性好,是集成电路中常用的二极管类型。制造过程中,通过掺杂技术在硅或锗等本征半导体中引入杂质,形成 P 型和 N 型半导体;再经晶圆切割、光刻、蚀刻、封装等工序,将二极管制成适合不同应用场景的形态,其性能与制造工艺的精度密切相关。二极管的伏安特性曲线呈非线性,正向导通需克服死区电压(硅管约 0.7V)。74HC75PW
在汽车电子领域,二极管的应用十分普遍。在汽车的发电机电路中,二极管组成的整流器将发电机产生的交流电转换为直流电,为汽车的电气系统提供稳定的电力供应。汽车的灯光系统中,发光二极管(LED)已经逐渐取代了传统的白炽灯泡,LED 灯具有亮度高、寿命长、能耗低等优点,提高了汽车灯光的性能和可靠性。在汽车的电子控制单元(ECU)中,二极管用于信号处理和电路保护。例如,在输入信号线上使用二极管进行限幅,防止过高的电压信号损坏 ECU。此外,在汽车的一些特殊电路中,如防抱死制动系统(ABS)等,二极管也发挥着不可或缺的作用。BC860C封装SOT-23光电二极管能将光信号转换为电信号。

在光通信领域,光电二极管是光接收机的重要元件之一。在光纤通信系统中,光信号通过光纤传输到接收端。光电二极管可以将接收到的微弱光信号转换为电信号,然后通过后续的放大、解调等电路处理,恢复出原始的信息。由于光通信中的信号非常微弱,要求光电二极管具有高灵敏度和低噪声的特性。例如,雪崩光电二极管(APD)是一种特殊的高灵敏度光电二极管,它利用了雪崩倍增效应,在高反向偏压下,光生载流子在 PN 结内获得足够的能量,通过碰撞电离产生更多的载流子,从而使光电流得到倍增,能够有效地检测到更微弱的光信号,提高了光通信系统的接收灵敏度。
随着人工智能、物联网、量子计算等新兴技术的快速发展,二极管有望在这些领域展现新的应用潜力。在人工智能的边缘计算设备中,低功耗、高性能的二极管可用于信号处理和数据传输,为设备的实时运算提供支持。在物联网的传感器节点中,各种特殊功能的二极管,如磁敏二极管、热敏二极管等,可作为感知外界环境信息的关键元件,实现对温度、磁场、压力等多种物理量的精确监测。在量子计算领域,二极管可能在量子比特的控制和量子信号的处理方面发挥作用,尽管目前相关研究尚处于探索阶段,但二极管凭借其独特的电学特性,有望为新兴技术的突破和发展贡献力量,开启电子器件应用的新篇章。双向触发二极管无正负极之分,常用于可控硅触发与过电压保护电路。

掺杂工艺:掺杂是为了在硅中引入特定的杂质,形成P型或N型半导体。在制造P型半导体时,通常采用硼等三价元素作为杂质进行掺杂。这可以通过离子注入或扩散等方法实现。离子注入是将硼离子加速后注入到硅片中,其优点是可以精确控制杂质的浓度和深度;扩散法则是将硅片置于含有硼杂质的气体环境中,在高温下使杂质扩散到硅片中。制造N型半导体则使用磷等五价元素进行类似的掺杂操作。在形成P型和N型半导体之后,就是PN结的制造。这通常通过光刻和蚀刻等工艺来实现。光刻工艺就像在硅片上进行精确的绘画,利用光刻胶和紫外线曝光等技术,在硅片上定义出需要形成PN结的区域。然后通过蚀刻工艺,去除不需要的半导体材料,精确地形成PN结。这个过程需要极高的精度,因为PN结的质量直接影响二极管的性能,如正向导通特性和反向截止特性。发光二极管(LED)通电后能发光,按波长不同呈现红、绿、蓝等多种颜色。BZB784-C4V7
光电二极管能将光信号转为电信号,可用于光通信、烟雾报警器等设备。74HC75PW
普通整流二极管是电子电路中最常见的类型,主要用于将交流电转换为直流电。在单相半波整流电路中,单个二极管利用其单向导电性,只允许交流电的半个周期通过,实现整流;全波整流和桥式整流电路则通过多个二极管的组合,利用交流电的正负半周,输出更平滑的直流电压。设计整流电路时,需根据负载需求计算二极管的参数,如选择合适的较大整流电流和最高反向工作电压,同时考虑散热问题,为大功率二极管加装散热片。此外,整流后的直流电压通常需搭配滤波电容进一步平滑,以满足后级电路对电源质量的要求,普通整流二极管是构建电源系统的基础元件。74HC75PW