二极管:二极管的定义、符号和类型

什么是二极管

什么是二极管?

一种二极管定义为仅导电的双端电子元件当前的在一个方向上(只要它在规定的电压水平内运行)。一个理想的二极管是零抵抗性在一个方向上,相反的无限电阻。

虽然在现实世界中,二极管不能实现零电阻或无穷大电阻。相反,一个二极管在一个方向上的电阻可以忽略不计(允许电流流动),在相反的方向上的电阻非常高(到防止电流)。一个二极管实际上就像一个阀门电路

半导体二极管是最常见的类型的二极管。只有在向前方向上存在某个阈值电压(即“低电阻”方向)时,这些二极管才能开始电力。据说二极管是“向前偏见当电流沿这个方向传导时。当在电路中反向连接(即“高阻”方向)时,二极管称为“反向偏置”。

据说二极管是“向前偏见当电流沿这个方向传导时。当在电路中反向连接(即“高阻”方向)时,二极管称为“反向偏置”。

当反向电压在指定范围内时,二极管只在反向方向阻塞电流(即反向偏置)。超过这个范围,反向障碍就会突破。发生这种击穿的电压称为“反向击穿电压”。

当。。。的时候电压当电路的反向击穿电压高于反向击穿电压时,二极管就能够反向导电(即“高阻”方向)。这就是为什么在实际中我们说二极管反向电阻高——而不是无穷大的电阻。

一种PN结是半导体二极管的最简单形式。在理想条件下,这个PN结在正偏时表现为短路,在反偏时表现为开路。二极管这个名字来源于“di-ode”,意思是有两个电极的器件。二极管通常使用在许多电子项目中,并包括在许多yabo和365哪个平台更大最好的Arduino Starter Kits

二极管符号

二极管的符号如下所示。箭头指向正向偏置条件下的常规电流方向。这意味着阳极连接到p端阴极连接到n端。

二极管符号

我们可以通过在硅或锗晶体块的一部分掺杂五价或给体杂质,在另一部分掺杂三价或受体杂质来制造一个简单的PN结二极管。

这些掺杂在块的中间部分制作了PN结。我们还可以通过加入一个pn结P型半导体n型半导体与特殊的制造技术一起。连接到p型的端子是阳极。连接到n型侧的端子是阴极。

二极管

二极管的工作原理

二极管的工作原理取决于n型和p型的相互作用 semiconductors。n型半导体具有充足的自由电子和非常少量的孔。换句话说,我们可以说,自由电子的浓度高,并且在n型半导体中孔的孔非常低。

n型半导体中的自由电子称为多数载流子,n型半导体中的空穴称为少数载流子。

p型半导体具有高浓度的孔和低浓度的游离电子。p型半导体中的孔是多数电荷载体,并且P型半导体中的游离电子是少数屈光载流子。

如果你更喜欢二极管的视频解释,看看下面的视频:

无偏的二极管

现在让我们看看当一个n型区域和一个p型区域接触时会发生什么。在这里,由于浓度的差异,大多数载体从一边扩散到另一边。由于p型区域孔洞浓度高,而n型区域孔洞浓度低,孔洞开始从p型区域向n型区域扩散。

同样的,自由电子的浓度在n型区域是高的而在p型区域是低的,由于这个原因,自由电子开始从n型区域扩散到p型区域。

从n型区域扩散到p型区域的自由电子会与p型区域的空穴重新结合,在p型区域中产生裸露的负离子。同样地,从p型区域扩散到n型区域的空穴会与n型区域中可用的自由电子重新结合,在n型区域中产生未暴露的正离子。

以这种方式,p型侧的一层负离子和n型区域中的正离子层沿着这两种半导体的结线出现。未覆盖的正离子和未被覆盖的负离子形成二极管中间的区域,其中不存在电荷载流子,因为所有电荷载体在此区域中重新结合。由于缺乏电荷载体,该区域称为耗尽区。

二极管线路图

耗尽区形成后,载流子在二极管内不再从一边扩散到另一边。这是由于电场出现在耗尽区将阻止载流子进一步迁移从一边到另一边。

n型侧的未覆盖的正离子层的电位将废除p型侧的孔,并且P型侧的未覆盖的负离子层的电位将废除N-中的自由电子类型侧。这意味着在结界中产生潜在的屏障,以防止电荷载体的进一步扩散。

正向偏压二极管

现在让我们看看,如果一个源的正端连接到p型端,源的负端连接到二极管的n型端,如果我们缓慢地增加这个源的电压,从零。

开始时,没有电流流过二极管。这是因为虽然有外部电场作用于二极管,但大多数载流子仍然没有得到外部电场的足够影响而通过耗尽区。正如我们所说的,耗尽区对大多数载流子起着势垒的作用。

这种潜在的屏障被称为前部潜在屏障。大多数电荷载波仅在外部施加的电压的值超过前向屏障的电位时开始穿过前向电位屏障。对于硅二极管,前向阻挡电位为0.7伏,对于锗二极管,为0.3伏。

当外部施加在二极管上的正向电压大于正向势垒势时,自由载流子开始越过势垒,贡献二极管正向电流。在这种情况下,二极管将表现为一个短路路径,正向电流受到限制,只有外部连接的电阻二极管。

正向偏压二极管

反向偏置二极管

现在让我们看看如果我们连接的负极终端会发生什么电压源到P型侧和电压源的正端子到二极管的n型侧。在该条件下,由于源的负电位的静电吸引,P型区域中的孔将更多地从结留在结处的接合处移动。

以相同的方式,N型区域中的自由电子将使从结朝向电压源的正端子移位,留下更多的结覆的正离子。

由于这一现象,耗尽区变得更宽。二极管的这种情况称为反向偏置条件。在这种情况下,没有大多数载流子穿过结,而是远离结。这样,当二极管反向偏置时,二极管就会阻断电流的流动。

正如我们在本文开始的那样,P型半导体中总有一些自由电子和N型半导体中的一些孔。半导体中的这些相反的电荷载波称为少数屈光度载流子。

在反向偏置条件下,位于n型边的空穴很容易穿过反向偏置耗尽区,因为穿过耗尽区的场没有出现,而是帮助少数载流子穿过耗尽区。

结果,存在从正到负侧的二极管流过二极管的微小电流。随着二极管中的少数竞争载流子的数量非常小,该电流的幅度非常小。该电流称为反向饱和电流。

如果二极管反向电压超出安全价值增加时,由于更高由于静电力和少数载流子的动能与原子碰撞,许多共价键让破碎的贡献大量的自由电子空穴对二极管和过程是累积的。

大量这样的生成电量载波将有助于二极管中的巨大反向电流。如果该电流不受连接到二极管电路的外部电阻的限制,则可以永久地破坏二极管。

反向偏压二极管

类型的二极管

二极管的类型包括:

  1. 齐纳二极管
  2. PN结二极管
  3. 隧道二极管
  4. 变容二极管
  5. 肖特基二极管
  6. 光电二极管
  7. PIN二极管
  8. 激光二极管
  9. 雪崩二极管
  10. 发光二极管
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