半导体二极管

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简介

• 半导体器件以其部分导电特性而闻名。它们既不属于主流导体，也不属于绝缘体，因此在过程中允许部分导电。

• 这些半导体二极管进一步分为两端和三端器件。各种形式的二极管都属于两端器件。

• 半导体二极管也由单个 PN 结组成，并在两端都有金属触点，以便将外部电压施加到其中。这些二极管能够在一个特定方向上导电。

什么是半导体二极管？

半导体二极管被归类为由各种半导体材料组成的二极管。

这些二极管中存在的带负电的阴极积累了大量电子，并且该阴极存在于与阳极相邻的位置，阳极从空穴中携带不受约束的正电荷。

这些半导体二极管是 PN 结的结果，并且该结在其两端具有金属触点。结两端的这些金属触点有助于将外部电压施加到二极管上。这些二极管具有在一个特定方向上导电的内在特性。

图 1：PN 结二极管的符号

PN 结二极管和齐纳二极管是最突出的半导体二极管形式。在特定半导体中阴极和阳极之间形成的结有助于形成耗尽区，该区域没有任何电子和空穴。

半导体二极管中的正电压存在于阳极位置，耗尽区逐渐减小，从而使电流能够流过半导体二极管。

半导体二极管：类型

半导体二极管进一步分为两个重要的部分，这两个部分取决于半导体中使用的连接。这两个分类之一是半导体二极管正向偏置（circuitglobe 2022）。

众所周知，电池有两个不同的端子，一个是正端子，另一个是负端子。因此，当发现半导体的 N 端和 P 端分别与电池的负极和正极固定时，该二极管被称为正向偏置的半导体二极管，二极管的负端将排斥自由电子到二极管的前端，并且半导体的 P 端将推动空穴，这两个单元将在结处相遇（electricaltechnology 2022）。

然而，来自电池的自由电子将倾向于穿透 N 区，并且放弃 P 端的电子将使电流能够移动。

图 2：半导体二极管的结构

另一种类型是半导体二极管反向偏置，在这种二极管中，二极管的负极与电池的正极固定。来自电池 N 端的电子将移向正极（physics-and-radio-electronics 2022）。

在这种设置中，电流会发生堵塞，因为空穴和电子从未在某个结处相遇。因此，大部分电流无法在反向偏置中流动。

半导体二极管：特性

正向偏置和反向偏置具有一些重要的特征。在提高正向偏置的情况下，观察到电流上升（etechnog 2022）。电流上升到一个稳定的电压，该电压也称为膝电压，以线性方式发生。然而，在达到该电压后，电流不遵循线性运动。

图 3：半导体二极管正向偏置

然而，反向电流不依赖于反向电流。在这种情况下，电流取决于结处的温度。

半导体二极管：应用

半导体二极管在日常生活中有多种应用。这些二极管用于混合信号并控制这些信号的大小。正如 Zareian 等人（2018）所指出的，发光二极管用于发射红外光谱。

光电二极管用作光探测器。根据 Riza Putra 等人（2021）的说法，整流二极管用于提高交流电的效率。二极管还用于将信号与整个电源隔离。齐纳二极管用于稳定电力系统中的电流和电压。

结论

半导体二极管广泛用于多种电子设备中，突出了其在商业和工业设备中的效率。这些二极管主要有两种类型，根据正向偏置和反向偏置进行分类。这些二极管大多由硅和锗制成，硅和锗通常是优良的半导体材料。齐纳二极管和 PN 结二极管是半导体二极管的主要例子。这些二极管大多是通过连接 P 型和 N 型半导体材料形成的，这有助于形成 PN 结。半导体二极管仅包含一个 PN 结二极管。

常见问题

Q1. 制造半导体二极管使用什么材料？

A：这些二极管由半导体材料制成。这些二极管大多由硅和锗制成。

Q2. 半导体二极管有哪些不同种类？

A：半导体二极管有多种类型。其中最突出的是整流二极管、齐纳二极管、发光二极管、珀尔帖和热二极管以及点接触二极管。除此之外，还有各种其他类型的二极管。

Q3. 半导体二极管最突出的应用是什么？

A：半导体二极管用于混合各种类型的信号。但是，这些用于将信号与整个电源分离。半导体二极管用于整流电压并将其转换为直流电或交流电。这些二极管还有助于整流交流电

Q4. 齐纳二极管和冈恩二极管有什么用途？

A：齐纳二极管用于稳定流经各种类型电气设备的电流和电压。冈恩二极管也用于高频电子设备中。