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發(fā)光二極管基于半導體的電致發(fā)光效應,當 PN 結(jié)正向?qū)〞r,電子與空穴在結(jié)區(qū)復合,釋放能量并以光子形式發(fā)出。半導體材料的帶隙寬度決定發(fā)光波長:例如砷化鎵(帶隙較窄)發(fā)紅光,氮化鎵(帶隙較寬)發(fā)藍光。通過熒光粉轉(zhuǎn)換技術(shù)(如藍光激發(fā)黃色熒光粉)可實現(xiàn)白光發(fā)射,光效可達 150 流明 / 瓦(遠超白熾燈的 15 流明 / 瓦)。量子阱結(jié)構(gòu)通過限制載流子運動范圍,將復合效率提升至 80% 以上,倒裝焊技術(shù)則降低熱阻,延長壽命至 5 萬小時。Micro-LED 技術(shù)將芯片尺寸縮小至 10 微米級,像素密度可達 5000PPI,推動超高清顯示技術(shù)發(fā)展。電視機的電源電路和信號處理電路中,二極管發(fā)揮著不可或缺的作用。昆山整流二極管聯(lián)系方式
肖特基二極管基于金屬與半導體接觸形成的勢壘效應,而非傳統(tǒng) PN 結(jié)結(jié)構(gòu)。當金屬(如鋁、金)與 N 型半導體(如硅)接觸時,會形成一層極薄的電子阻擋層。正向偏置時,電子通過量子隧道效應穿越勢壘,導通壓降 0.3-0.5V(低于硅 PN 結(jié)的 0.7V),例如 MBR20100 肖特基二極管在服務器電源中可提升 3% 效率。反向偏置時,勢壘阻止電子回流,漏電流極小(硅基通常小于 10 微安)。其優(yōu)勢在于無少子存儲效應,開關(guān)速度可達納秒級,適合高頻整流(如 1MHz 開關(guān)電源),但耐壓通常低于 200V,需通過邊緣電場優(yōu)化技術(shù)提升反向耐壓能力。昆山整流二極管聯(lián)系方式穩(wěn)壓二極管堪稱電壓的忠誠衛(wèi)士,無論外界電壓如何波動,都能維持輸出電壓的穩(wěn)定。
1960 年代,砷化鎵(GaAs)PIN 二極管憑借 0.5pF 寄生電容和 10GHz 截止頻率,成為雷達接收機的關(guān)鍵元件 —— 在 AN/APG-66 機載雷達中,GaAs PIN 二極管組成的開關(guān)矩陣可在微秒級切換信號路徑,實現(xiàn)對 200 個目標的同時跟蹤。1980 年代,肖特基勢壘二極管(SBD)將混頻損耗降至 6dB 以下,在衛(wèi)星電視調(diào)諧器(C 波段 4GHz)中實現(xiàn)低噪聲信號轉(zhuǎn)換,使家庭衛(wèi)星接收成為可能。1999 年,氮化鎵(GaN)異質(zhì)結(jié)二極管問世,其 1000V 擊穿電壓和 0.2pF 寄生電容,在基站功放模塊中實現(xiàn) 100W 射頻功率輸出,效率達 75%(硅基 50%)。 5G 時代,二極管面臨更高挑戰(zhàn):28GHz 毫米波場景中,傳統(tǒng)硅二極管的結(jié)電容(>1pF)導致信號衰減超 30dB,而 GaN 開關(guān)二極管通過優(yōu)化勢壘層厚度(5nm),將寄生電容降至 0.15pF,配合相控陣天線實現(xiàn) ±60° 波束掃描,信號覆蓋范圍擴大 5 倍。
PN 結(jié)是二極管的結(jié)構(gòu),其單向?qū)щ娦栽从谳d流子的擴散與漂移運動。當 P 型(空穴多)與 N 型(電子多)半導體結(jié)合時,交界處形成內(nèi)建電場(約 0.7V 硅材料),阻止載流子進一步擴散。正向?qū)〞r(P 接正、N 接負),外電場削弱內(nèi)建電場,空穴與電子大量穿越結(jié)區(qū),形成低阻通路,硅管正向壓降約 0.7V,電流與電壓呈指數(shù)關(guān)系(I=I S(e V/V T?1),VT≈26mV)。反向截止時(P 接負、N 接正),外電場增強內(nèi)建電場,少數(shù)載流子(P 區(qū)電子、N 區(qū)空穴)形成漏電流(硅管<1μA),直至反向電壓達擊穿閾值(如 1N4007 耐壓 1000V)。此特性使 PN 結(jié)成為整流、開關(guān)等應用的基礎,例如 1N4148 開關(guān)二極管利用 PN 結(jié)電容充放電,實現(xiàn) 4ns 級快速切換。鍺二極管具有較低的正向?qū)妷海谝恍妷阂髧揽恋碾娐分斜憩F(xiàn)出色。
占據(jù)全球 90% 市場份額的硅二極管,憑借 1.12eV 帶隙與成熟的平面鈍化工藝,成為通用。典型如 1N4007(1A/1000V)整流管,采用玻璃鈍化技術(shù)將漏電流控制在 0.1μA 以下,在全球超 10 億臺家電電源中承擔整流任務,其面接觸型結(jié)構(gòu)可承受 100℃高溫與 10 倍浪涌電流。TL431 可調(diào)基準源通過內(nèi)置硅齊納結(jié)構(gòu),實現(xiàn) ±0.5% 電壓精度與 25ppm/℃溫漂,被用于鋰電池保護板的過充檢測電路,在 3.7V 鋰電池系統(tǒng)中可將充電截止電壓誤差控制在 ±5mV 以內(nèi)。硅材料的規(guī)模化生產(chǎn)優(yōu)勢,8 英寸晶圓單片制造成本低于 1 美元,但其物理極限限制了高頻(>100MHz)與超高壓(>1200V)場景。智能手表的顯示屏和電路中,二極管助力實現(xiàn)各種便捷功能。昆山整流二極管聯(lián)系方式
隧道二極管用量子隧穿效應,適用于超高頻振蕩場景。昆山整流二極管聯(lián)系方式
航空航天領域?qū)﹄娮釉骷男阅堋⒖煽啃耘c穩(wěn)定性有著極為嚴苛的要求,二極管作為基礎元件,其發(fā)展前景同樣廣闊。在飛行器的電子控制系統(tǒng)中,耐高溫、抗輻射的二極管用于保障系統(tǒng)在極端環(huán)境下的正常運行;在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中,高頻、低噪聲二極管用于信號的接收與發(fā)射,確保衛(wèi)星與地面站之間的穩(wěn)定通信。隨著航空航天技術(shù)不斷突破,如新型飛行器的研發(fā)、深空探測任務的推進,對高性能二極管的需求將持續(xù)增加,促使企業(yè)加大研發(fā)投入,開發(fā)出更適應航空航天復雜環(huán)境的二極管產(chǎn)品。昆山整流二極管聯(lián)系方式