二极管的类型|小信号，LED，肖特基，齐纳

在本教程中，我们将了解不同类型的二极管。这些包括小信号二极管，齐纳二极管，发光二极管，肖特基二极管，隧道二极管，雪崩二极管等。这将是关于不同类型的二极管的简要说明，其基本功能和相应的电路符号。

介绍

二极管是用作单向开关的两端电子设备/组件，即，它们允许电流仅在一个方向上流动。这些二极管使用硅，锗和砷化镓等半导体材料制造。

二极管的两端分别称为阳极和阴极。根据这两个端子之间的电位差，二极管的工作方式可分为两种:

• 如果阳极比阴极有更高的电位，那么二极管被称为在正向偏压，它允许电流流动。
• 如果阴极比阳极有更高的电位，那么二极管被称为反向偏置，它不允许电流流动。

不同类型的二极管有不同的电压要求。硅二极管正向电压为0.7V，锗二极管正向电压为0.3V。通常，在硅二极管中，二极管一端的暗带表示阴极端子，另一端是阳极。

二极管的主要应用之一是整流，即将交流转换为直流。由于二极管只允许电流在一个方向流动而阻止电流在另一个方向流动，二极管被用于反极性保护和瞬态保护应用。

有许多不同类型的二极管，下面列出了其中一些。

不同类型的二极管

现在让我们简单地看看几种常见的二极管。

1.小信号二极管

它是一种小型设备，具有化特性，其应用主要涉及高频和非常低的电流应用，例如无线电和电视等，以保护二极管免受污染，它被玻璃包裹，因此它也被称为玻璃钝化二极管。这种流行的这种类型的二极管之一是1n4148。

从外观上看，信号二极管与功率二极管相比非常小。为表示阴极端子，有一条边用黑色或红色标记。对于高频应用，小信号二极管的性能是非常有效的。

关于其他功能，信号二极管通常具有小的电流承载能力和功耗。通常，这些分别在150mA和500mW的范围内。

小信号二极管可以由硅或锗型半导体材料制成，但二极管的特性根据掺杂材料而变化。

小信号二极管用于通用二极管应用，高速切换，参数放大器和许多其他应用。小信号二极管的一些重要特征是：

• 峰值反向电压（v_PR.） - 它是最大反向电压，可以在其分解之前应用于二极管。
• 反向电流(我_R.） - 当它是反向偏置时流动的当前（非常小的值）。
• 峰前电流的最大正向电压（V_F在我_F）
• 反向恢复时间 - 反向电流从前向电流下降到i的时间_R.。

2.大信号二极管

这些二极管有大的PN结层。因此，它们通常用于整流，即把交流转换为直流。大PN结也增加了二极管的正向载流能力和反向阻塞电压。大信号二极管不适合高频应用。

这些二极管的主要应用是电源（整流器，转换器，逆变器，电池充电装置等）。在这些二极管中，正向电阻的值几乎欧姆，反向阻塞电阻的值是兆欧欧姆。

由于它具有高的电流和电压性能，这些可以用于抑制高峰值电压的电气设备。

3.齐纳二极管

它是一个无源元件，工作原理是“齐纳击穿”。由Clarence Zener在1934年首次生产，它类似于正常的二极管在正向偏压条件下，即，它允许电流流动。

但在反向偏置条件下，二极管只有在施加电压达到击穿电压(齐纳击穿)时才能导电。它的设计是为了防止其他半导体器件受到瞬时电压脉冲的影响。它充当电压调节器。

4.发光二极管(LED)

这些二极管将电能转换为光能。首先在1968年开始生产。它经历了电致发光过程，其中孔和电子重新组合以产生光的形式产生能量。

在早期，LED非常昂贵，仅在特殊应用中使用。但多年来，LED的成本显着显着。这和它们是极其动力的事实，使LED作为家庭，办公室，街道（街道照明以及交通灯），汽车，手机的主要来源。

5.恒流二极管

它也称为电流调节二极管或限流二极管或二极管连接的晶体管。二极管的功能是调节特定电流处的电压。

它用作两个终端电流限制器。在此，JFET充当电流限制器以实现高输出阻抗。恒定电流二极管符号如下所示。

6.肖特基二极管

在这种类型的二极管中，结是通过半导体材料与金属接触而形成的。因此，正向电压降降低到最小值。半导体材料为n型硅作为阳极，铬、铂、钨等金属作为阴极。

由于金属结，这些二极管具有高电流传导能力，因此开关时间减少。因此，肖特基二极管在开关应用中有更大的用途。主要是由于金属-半导体结，电压降低，从而提高了二极管的性能，降低了功率损耗。因此，这些都用于高频整流器的应用。肖特基二极管的符号如下图所示。

7. Shockley二极管

它是待发明的第一个半导体器件之一。Shockley二极管有四层。它也称为PNPN二极管。它等于没有栅极终端的晶闸管，这意味着栅极终端断开。由于没有触发输入，所以二极管可以进行的唯一方法是通过提供正向电压。

它一旦转变为“开”，它会持续“关闭”。二极管具有两种操作状态，导电和非导通。在非导通状态下，二极管具有较低电压。

Shockley二极管的象征如下：

肖克利二极管的应用

• 触发SCR的开关。
• 作为松弛振荡器。

8.步恢复二极管

它也被称为snap-off二极管或电荷存储二极管。这是一种特殊类型的二极管，可存储正脉冲产生的电荷，并将正弦信号的负脉冲用于此。电流脉冲的上升时间等于瞬时时间。由于这种现象，它有速度恢复脉冲。

这些二极管的应用是更高阶乘法器和脉冲整形器电路。这些二极管的截止频率非常高，几乎处于Giga Hertz订单。

作为乘法器，该二极管的截止频率范围为200至300 GHz。在执行10 GHz范围的操作中，这些二极管发挥着重要作用。较低级乘法器的效率很高。该二极管的符号如下所示。

9.隧道二极管

它被用作高速开关，开关速度为少数纳秒。由于隧道效果，它在微波频率区域具有非常快的操作。它是一种双终端设备，其中掺杂剂的浓度太高。

瞬态响应受连接电容加杂散布线电容的限制。主要用于微波振荡器和放大器。它充当最负导电装置。隧道二极管可以机械和电动调谐。隧道二极管的符号如下所示。

隧道二极管应用

• 振荡电路。
• 微波电路。
• 抗核辐射。

10.变容二极管

这些也被称为variicap二极管。它的作用就像可变电容。操作主要只在反向偏置状态下执行。这些二极管非常有名，因为它能够在恒定电压流存在的情况下改变电路中的电容范围。

它们可以能够改变高值的电容。在变容二极管中，我们可以通过改变反向偏置电压来减小或增加耗尽层。这些二极管具有许多应用作为用于手机，卫星预过滤器等的电压控制振荡器。放入下面给出变容二极管二极管的符号。

变容二极管应用程序

• 电压控制电容器
• 压控振荡器
• 参数放大器
• 频率因子
• 广播电视机和蜂窝电话中的FM发射器和锁相环

11.激光二极管

类似于通过P-N结形成有源区的LED。电激光二极管是P-I-N二极管，其中有源区位于内在区域中。用于光纤通信，条形码读取器，激光指针，CD / DVD /蓝光读取和录制，激光打印。

激光二极管类型:

• 双重异性结构激光：在该地区同时可用的自由电子和孔。
• 量子阱激光器：具有多个量子阱的激光器称为多量子阱激光器。
• 量子级联激光器:这是异质结激光器，使激光行动在相对较长的波长。
• 分离约束异质结构激光器:为了补偿量子激光器中的薄层问题，我们采用分离约束异质结构激光器。
• 分布式布拉格反射器激光器:它可以是边缘发射激光器或VCSELS。

激光二极管的符号如图所示：

12.瞬态电压抑制二极管

在半导体器件中，由于状态电压的突然变化，会发生瞬态。它们将破坏设备的输出响应。为了克服这个问题，使用了电压抑制二极管。电压抑制二极管的工作类似于齐纳二极管的工作。

这些二极管的操作正常为P-n结二极管，但在瞬态电压时其操作变化。在正常情况下，二极管的阻抗高。当电路中发生任何瞬态电压时，二极管进入到雪崩击穿区域中，其中提供了低阻抗。

它非常自发地是因为雪崩击穿持续时间在微微秒钟中。瞬态电压抑制二极管将钳位到固定电平的电压，主要是其钳位电压在最小范围内。

这些是在电信领域，医疗，微处理器和信号处理中的应用。它比压敏电阻或气体放电管更快地响应超过电压。

瞬态电压抑制二极管符号如下图所示。

二极管的特点是：

• 泄漏电流
• 最大反向脱扣电压
• 击穿电压
• 钳位电压
• 寄生电容
• 寄生电感
• 它能吸收的能量

13.金掺杂二极管

在这些二极管中，金被用作掺杂剂。这些二极管比其他二极管快。在这些二极管中，反向偏置的漏电流也更小。即使在较高的电压降，它也允许二极管在信号频率中工作。在这些二极管中，金有助于少数载流子的快速重组。

14.超级屏障二极管

它是具有低正向电压降的整流二极管，作为肖特基二极管，浪涌处理能力和低反向漏电流作为P-n结二极管。它专为大功率，快速开关和低损耗应用而设计。超级屏障整流器是具有比肖特基二极管低正向电压的下一代整流器。

15. Peltier二极管

在这种类型的二极管中，它在半导体的两材料结处产生热量，该半导体的从一个终端流到另一个终端。该流程仅在单个方向上完成，该方向与电流的方向相同。

由于少数屈光载体的重组产生的电荷产生了该热量。这主要用于冷却和加热应用。这种类型的二极管用作传感器和热电发动机，用于热电冷却。

16.晶体二极管

这也称为猫的晶须，这是一种点接触二极管。其操作取决于半导体晶体和该点之间的接触压力。

在这种情况下，一根金属线被压在半导体晶体上。在这种情况下，半导体晶体充当阴极，金属线充当阳极。这些二极管本质上过时了。主要用于微波接收机和探测器。

水晶二极管应用

• 晶体二极管整流器
• 水晶二极管探测器
• 水晶无线电接收器

17.雪崩二极管

这是在雪崩击穿原理下工作的无源元件。它在反向偏置条件下工作。在反向偏置条件下，由于P - N结产生的电离作用，产生了较大的电流。

这些二极管专门设计用于在特定的反向电压下进行故障以防止损坏。雪崩二极管的符号如下所示：

雪崩二极管使用

• 射频噪声的产生:它是天线分析仪桥的射频源，也是白噪声的产生源。
• 用于无线电设备，也用于硬件随机数发生器。
• 微波频率发电：在此中，二极管用作负电阻装置。
• 单光子雪崩检测器：这些是光水平应用中使用的高增益光子探测器。

18.硅控制整流器

它由三个终端组成，它们是阳极，阴极和门。它几乎等于震惊二极管。当其名称表示当在电路中施加小电压时，它主要用于控制目的。硅控制整流器的符号如下所示：

操作模式：

1. 正向阻塞模式（关闭状态）：在此J1和J3前向偏置和J2是反向偏置的。它提供低于断层电压的高电阻，因此据说它是关闭状态。
2. 正向导通模式(开启状态):通过增加阳极和阴极的电压或在栅极上施加正脉冲，我们可以开启。关闭的唯一方法是减少流过它的电流。
3. 反向阻塞模式（关闭状态）：SCR阻止反向电压被命名为不对称的SCR。主要用于电流逆变器。

19.真空二极管

真空二极管由两个电极组成，其将作为阳极和阴极作用。阴极由钨组成，其在阳极方向上发出电子。始终是电子流量将从阴极到阳极。所以，它就像一个开关一样。

如果阴极上涂有氧化物材料，则电子发射能力高。阳极的尺寸有点长，在某些情况下，他们的表面是粗糙的，以降低温度发展在二极管。二极管只在一种情况下导电，即阳极相对于阴极端是正的。符号如图所示:

20. PIN二极管

改进版的普通P-N结二极管给出了PIN二极管。在PIN二极管中不需要掺杂。在P区和N区之间插入本征物质，即不含电荷载流子的物质，增加了耗尽层面积。

当我们施加正向偏压时，空穴和电子将被推入本征层。在某种程度上，由于这种高注入水平，电场也将通过本征材料。这个场使载波从两个区域流动。PIN二极管符号如下图所示:

PIN二极管应用：

• RF开关:PIN二极管用于信号和元件的选择。例如，PIN二极管在低相位噪声振荡器中充当量程开关电感。
• 衰减器：它用作桥梁衰减器中的桥梁和分流电阻。
• 照片探测器:它可以探测x射线和伽马射线光子。

21.点联系设备

金丝或钨丝被用作点接触，通过通过高电流产生PN结区。如图所示，在连接金属板的导线边缘周围产生了一个小区域的PN结。

在向前方向，其操作非常相似，但在反向偏压状态下，电线就像绝缘体一样。由于该绝缘体在板之间，所以二极管用作电容器。通常，电容器阻挡直流电流，但是交流电流可以在高频下流入电路。因此，这些用于检测高频信号。

22. Gunn二极管

Gunn二极管仅用n型半导体材料制造。两种n型材料的耗尽区很薄。当电路中的电压增加时，电流也增加。在一定电压水平后，电流会呈指数级减小，这就是负微分电阻。

它有两个电极与砷化镓和磷化铟。因此，它有负的微分电阻。它也被称为转移电子器件。它产生微波射频信号，主要用于微波射频器件中。它也可以用作放大器。Gunn二极管符号如下图所示: