
二極管(Diode)是電子工程領域的核心元件,其英文術語源自希臘語"di"(雙)與"odos"(路徑),指代具有兩個電極的單向導電器件。根據《牛津電子工程術語手冊》記載,該術語最早由英國物理學家威廉·埃克爾斯于1919年提出,用于描述具有整流特性的電子管結構。
從物理結構分析,二極管由P型半導體與N型半導體結合形成PN結,這種結構特性使其呈現單向導電性。美國電氣電子工程師協會(IEEE)标準定義庫指出,當正向偏置電壓超過阈值(矽管約0.7V,鍺管約0.3V)時,載流子穿越耗盡層形成導通電流;反向偏置時則呈現高阻态。
根據應用場景差異,二極管可分為五大類别:
《半導體器件物理》(施敏著)中強調,二極管的伏安特性曲線遵循肖克利方程:
$$ I = I_S(e^{frac{V}{nV_T}} - 1) $$
其中$I_S$為反向飽和電流,$V_T$為熱電壓,$n$為理想因子。該方程準确描述了器件在不同偏置狀态下的電流傳導特性。
在現代電子系統中,二極管的實際應用已延伸至通信、能源轉換、光電檢測等多個領域。德國工業标準DIN 41785規定,工業級二極管必須通過反向恢複時間($t{rr}$)和最大重複峰值反向電壓($V{RRM}$)雙重認證。這種标準化體系确保了器件在複雜工況下的可靠性。
二極管是一種基礎的半導體器件,其核心特性是允許電流單向導通。以下是詳細解釋:
二極管由P型半導體和N型半導體結合形成PN結。P區富含空穴(正電荷),N區富含電子(負電荷)。當兩者接觸時,載流子擴散形成耗盡層,阻止電流通過。施加正向電壓(P接正極,N接負極)時,耗盡層變窄,電流導通;反向電壓則耗盡層增厚,電流截止。
類型 | 特點 | 應用場景 |
---|---|---|
整流二極管 | 耐高壓、大電流 | 電源適配器、充電器 |
發光二極管(LED) | 導通時發光 | 顯示屏、指示燈 |
穩壓二極管 | 反向擊穿電壓穩定 | 電壓調節、過壓保護 |
肖特基二極管 | 正向壓降低、開關速度快 | 高頻電路、開關電源 |
光電二極管 | 光信號→電信號轉換 | 光傳感器、光纖通信 |
1904年,弗萊明發明真空二極管;1947年貝爾實驗室開發出首個半導體二極管,為現代電子技術奠定基礎。二極管至今仍是電路設計中的基礎元件,廣泛應用于整流、信號調制、保護電路等領域。
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