二極管的發(fā)展經(jīng)歷了漫長的過程。早期的二極管是由電子管構(gòu)成的,體積大、功耗高且可靠性相對較低。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的興起,半導(dǎo)體二極管逐漸取代了電子管二極管。20 世紀初,科學(xué)家們開始對半導(dǎo)體材料進行深入研究。在不斷的實驗和探索中,發(fā)現(xiàn)了半導(dǎo)體材料的特殊導(dǎo)電性質(zhì)。到了 20 世紀中葉,硅和鍺等半導(dǎo)體材料被廣泛應(yīng)用于二極管的制造。隨著制造工藝的不斷改進,二極管的性能得到了極大的提升,如降低了正向?qū)妷骸⑻岣吡朔聪蚰蛪耗芰Φ?。如今,二極管的種類繁多,除了普通的整流二極管外,還出現(xiàn)了發(fā)光二極管、穩(wěn)壓二極管、肖特基二極管等具有特殊功能的二極管,滿足了不同領(lǐng)域的需求。二極管具有單向?qū)щ娦?,是整流、開關(guān)電路的關(guān)鍵。NTST20U100CTG
發(fā)光二極管(LED)的工作原理基于半導(dǎo)體的電致發(fā)光現(xiàn)象。當 LED 的 PN 結(jié)正向?qū)〞r,注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合,多余的能量以光的形式釋放出來。不同材料的 LED 可發(fā)出不同顏色的光,如常見的氮化鎵基 LED 可發(fā)藍光,通過與熒光粉組合還能實現(xiàn)白光照明。在照明領(lǐng)域,LED 憑借其節(jié)能、長壽命、響應(yīng)速度快等優(yōu)勢,已普遍取代傳統(tǒng)的白熾燈和熒光燈,用于室內(nèi)外照明、汽車大燈等場景。在顯示領(lǐng)域,LED 顯示屏以其高亮度、高對比度、廣視角等特性,在廣告牌、電子看板、電視屏幕等方面得到大量應(yīng)用,成為信息展示的重要載體。NTST20U100CTG二極管是電子電路的重要元件,具有單向?qū)щ娦?,?yīng)用普遍。
發(fā)光二極管(LED)作為一種特殊的二極管,其獨特的發(fā)光原理和優(yōu)良的特性使其在現(xiàn)代照明和顯示領(lǐng)域占據(jù)了重要地位。從發(fā)光原理來看,LED是基于半導(dǎo)體材料的電子與空穴復(fù)合發(fā)光機制。當在LED兩端施加正向電壓時,P型半導(dǎo)體中的空穴和N型半導(dǎo)體中的電子在電場的作用下向PN結(jié)移動。在PN結(jié)附近,電子和空穴相遇并復(fù)合。在這個復(fù)合過程中,電子從高能級躍遷到低能級,根據(jù)能量守恒定律,多余的能量以光子的形式釋放出來,從而產(chǎn)生光。不同的半導(dǎo)體材料和摻雜方式?jīng)Q定了所發(fā)射光的波長,也就是光的顏色。例如,使用氮化鎵(GaN)材料制造的LED可以發(fā)出藍光,而通過在氮化鎵中摻雜不同的雜質(zhì),還可以獲得綠光、紫光等不同顏色的光。
隨著人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、量子計算等新興技術(shù)的快速發(fā)展,二極管有望在這些領(lǐng)域展現(xiàn)新的應(yīng)用潛力。在人工智能的邊緣計算設(shè)備中,低功耗、高性能的二極管可用于信號處理和數(shù)據(jù)傳輸,為設(shè)備的實時運算提供支持。在物聯(lián)網(wǎng)的傳感器節(jié)點中,各種特殊功能的二極管,如磁敏二極管、熱敏二極管等,可作為感知外界環(huán)境信息的關(guān)鍵元件,實現(xiàn)對溫度、磁場、壓力等多種物理量的精確監(jiān)測。在量子計算領(lǐng)域,二極管可能在量子比特的控制和量子信號的處理方面發(fā)揮作用,盡管目前相關(guān)研究尚處于探索階段,但二極管憑借其獨特的電學(xué)特性,有望為新興技術(shù)的突破和發(fā)展貢獻力量,開啟電子器件應(yīng)用的新篇章。二極管具有單向?qū)щ娦?,它只允許電流從正極流向負極。
光電二極管作為一種能夠?qū)⒐庑盘栟D(zhuǎn)換為電信號的特殊二極管,在光通信、光電檢測等領(lǐng)域有著至關(guān)重要的應(yīng)用,其工作原理基于半導(dǎo)體的光電效應(yīng)。光電二極管的工作原理是內(nèi)光電效應(yīng)。當光照射到光電二極管的PN結(jié)時,如果光子的能量大于半導(dǎo)體材料的禁帶寬度,光子就會被吸收,從而在PN結(jié)附近產(chǎn)生電子-空穴對。在PN結(jié)內(nèi)電場的作用下,這些電子和空穴會被分離,電子向N區(qū)移動,空穴向P區(qū)移動,這樣就會在PN結(jié)兩端產(chǎn)生一個光生電動勢。如果光電二極管外接電路,就會有光電流產(chǎn)生。例如,在可見光范圍內(nèi),當波長合適的光照射到硅光電二極管上時,就會引發(fā)這種光電效應(yīng),產(chǎn)生與光強度相關(guān)的電流。當二極管的正極接高電位,負極接低電位時,二極管處于導(dǎo)通狀態(tài)。H20T120功率三極管
在數(shù)字電路中,二極管常被用作邏輯門的基本組件,實現(xiàn)信號的邏輯運算。NTST20U100CTG
在汽車電子領(lǐng)域,二極管的應(yīng)用十分普遍。在汽車的發(fā)電機電路中,二極管組成的整流器將發(fā)電機產(chǎn)生的交流電轉(zhuǎn)換為直流電,為汽車的電氣系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電力供應(yīng)。汽車的燈光系統(tǒng)中,發(fā)光二極管(LED)已經(jīng)逐漸取代了傳統(tǒng)的白熾燈泡,LED 燈具有亮度高、壽命長、能耗低等優(yōu)點,提高了汽車燈光的性能和可靠性。在汽車的電子控制單元(ECU)中,二極管用于信號處理和電路保護。例如,在輸入信號線上使用二極管進行限幅,防止過高的電壓信號損壞 ECU。此外,在汽車的一些特殊電路中,如防抱死制動系統(tǒng)(ABS)等,二極管也發(fā)揮著不可或缺的作用。NTST20U100CTG