二極管的制造工藝包括多個環(huán)節(jié)。首先是半導體材料的制備,硅或鍺等半導體材料需要經(jīng)過提純、拉晶等過程,得到高純度、高質(zhì)量的半導體晶體。然后進行晶圓制造,將半導體晶體切割成薄片,在晶圓上通過擴散、離子注入等工藝形成 P - N 結(jié)。擴散工藝是將特定的雜質(zhì)原子擴散到半導體材料中,改變其導電類型,從而形成 P 區(qū)和 N 區(qū)。離子注入則是通過加速離子并將其注入到半導體材料中,精確地控制雜質(zhì)的濃度和分布。在形成 P - N 結(jié)之后,還需要進行電極制作,在 P 區(qū)和 N 區(qū)分別制作金屬電極,以便與外部電路連接。另外,進行封裝,將制作好的二極管芯片封裝在特定的封裝材料中,保護芯片并提供合適的引腳用于安裝。選擇合適的二極管對于電路的穩(wěn)定性和效率至關(guān)重要。STI17NF25
二極管主要應(yīng)用:電子電路應(yīng)用幾乎在所有的電子電路中,都要用到半導體二極管。半導體二極管在電路中的使用能夠起到保護電路,延長電路壽命等作用。半導體二極管的發(fā)展,使得集成電路更加優(yōu)化,在各個領(lǐng)域都起到了積極的作用。二極管在集成電路中的作用很多,維持著集成電路正常工作。下面簡要介紹二極管在以下四種電路中的作用。[6](1)開關(guān)電路在數(shù)字、集成電路中利用二極管的單向?qū)щ娦詫崿F(xiàn)電路的導通或斷開,這一技術(shù)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。開關(guān)二極管可以很好的保護的電路,防止電路因為短路等問題而被燒壞,也可實現(xiàn)傳統(tǒng)開關(guān)的功能。開關(guān)二極管還有一個特性就是開關(guān)的速度很快。這是傳統(tǒng)開關(guān)所無法比擬的。[6](2)限幅電路在電子電路中,常用限幅電路對各種信號進行處理。它是用來讓信號在預(yù)置的電平范圍內(nèi),有選擇地傳輸一部分信號。大多數(shù)二極管都可作為限幅使用,但有些時候需要用到**限幅二極管,如保護儀表時。[6](3)穩(wěn)壓電路在穩(wěn)壓電路中通常需要使用齊納二極管,它是一種利用特殊工藝制造的面結(jié)型硅把半導體二極管,這種特殊二極管雜質(zhì)濃度比較高,空間電荷區(qū)內(nèi)的電荷密度大,容易形成強電場。當齊納二極管兩端反向電壓加到某一值,反向電流急增,產(chǎn)生反向擊穿。 NUS5530MN當二極管的正極接高電位,負極接低電位時,二極管處于導通狀態(tài)。
二極管的伏安特性:二極管的伏安特性描述了其電壓與電流之間的關(guān)系。正向偏置時,二極管導通,電流隨電壓的增加而迅速上升;反向偏置時,二極管截止,只有很小的反向飽和電流。了解二極管的伏安特性對于正確使用和設(shè)計電路至關(guān)重要。二極管的溫度特性:二極管的工作性能受溫度影響較大。隨著溫度的升高,二極管的正向壓降會減小,反向飽和電流會增加。因此,在高溫環(huán)境下使用二極管時,需要考慮其溫度特性,選擇合適的型號和散熱措施。
用來表示二極管的性能好壞和適用范圍的技術(shù)指標,稱為二極管的參數(shù)。不同類型的二極管有不同的特性參數(shù)。二極管主要參數(shù):是指二極管長期連續(xù)工作時,允許通過的**正向平均電流值,其值與PN結(jié)面積及外部散熱條件等有關(guān)。因為電流通過管子時會使管芯發(fā)熱,溫度上升,溫度超過容許限度(硅管為141左右,鍺管為90左右)時,就會使管芯過熱而損壞。所以在規(guī)定散熱條件下,二極管使用中不要超過二極管**整流電流值。例如,常用的IN4001-4007型鍺二極管的額定正向工作電流為1A。加在二極管兩端的反向電壓高到一定值時,會將管子擊穿,失去單向?qū)щ娔芰?。為了保證使用安全,規(guī)定了最高反向工作電壓值。例如,IN4001二極管反向耐壓為50V,IN4007反向耐壓為1000V。 二極管在電路中起到穩(wěn)定電壓、保護其他元件的作用。
二極管特性參數(shù):反向電流反向電流是指二極管在常溫(25℃)和*高反向電壓作用*,*過二極管的反向電流。反向電流越小,管子的單方向?qū)щ娦阅茉胶?。值得注意的是反向電流與溫度有著密切的關(guān)系,大約溫度每升高10℃,反向電流增大一倍。例如2AP1型鍺二極管,在25℃時反向電流若為250μA,溫度升高到35℃,反向電流將上升到500μA,依此類推,在75℃時,它的反向電流已達8mA,不*失去了單方向?qū)щ娞匦?,還會使管子過熱而損壞。又如,2CP10型硅二極管,25℃時反向電流*為5μA,溫度升高到75℃時,反向電流也不過160μA。故硅二極管比鍺二極管在高溫下具有較好的穩(wěn)定性。[4]動態(tài)電阻二極管特性曲線靜態(tài)工作點附近電壓的變化與相應(yīng)電流的變化量之比。[4]電壓溫度系數(shù)電壓溫度系數(shù)指溫度每升高一攝氏度時的穩(wěn)定電壓的相對變化量。[4]*高工作頻率*高工作頻率是二極管工作的上限頻率。因二極管與PN結(jié)一樣,其結(jié)電容由勢壘電容組成。所以**工作頻率的值主要取決于PN結(jié)結(jié)電容的大小。若是超過此值。則單向?qū)щ娦詫⑹苡绊?。[4]*大整流電流*大整流電流是指二極管長期連續(xù)工作時,允許通過的*大正向平均電流值,其值與PN結(jié)面積及外部散熱條件等有關(guān)。因為電流通過管子時會使管芯發(fā)熱。 二極管導通時,電流主要從正極流向負極,表現(xiàn)出較低的電阻。NUS5530MN
二極管具有單向?qū)щ娦裕钦?、開關(guān)電路的關(guān)鍵。STI17NF25
對二極管進行測試可以確保其質(zhì)量和性能。常用的測試方法有萬用表測試法。將萬用表設(shè)置為二極管測試檔,將紅表筆和黑表筆分別接觸二極管的兩端。當二極管正向?qū)〞r,萬用表會顯示一個較小的正向壓降值,對于硅二極管,這個值大約在 0.5 - 0.7V 之間,對于鍺二極管,這個值大約在 0.1 - 0.3V 之間。當二極管反向截止時,萬用表顯示的數(shù)值非常大,通常超過幾百兆歐。除了萬用表測試外,還可以使用專門的二極管測試儀進行測試,這種測試儀可以更精確地測量二極管的各項參數(shù),如正向特性、反向特性、擊穿電壓等。STI17NF25