發(fā)光二極管基于半導(dǎo)體的電致發(fā)光效應(yīng),當(dāng) PN 結(jié)正向?qū)〞r(shí),電子與空穴在結(jié)區(qū)復(fù)合,釋放能量并以光子形式發(fā)出。半導(dǎo)體材料的帶隙寬度決定發(fā)光波長(zhǎng):例如砷化鎵(帶隙較窄)發(fā)紅光,氮化鎵(帶隙較寬)發(fā)藍(lán)光。通過(guò)熒光粉轉(zhuǎn)換技術(shù)(如藍(lán)光激發(fā)黃色熒光粉)可實(shí)現(xiàn)白光發(fā)射,光效可達(dá) 150 流明 / 瓦(遠(yuǎn)超白熾燈的 15 流明 / 瓦)。量子阱結(jié)構(gòu)通過(guò)限制載流子運(yùn)動(dòng)范圍,將復(fù)合效率提升至 80% 以上,倒裝焊技術(shù)則降低熱阻,延長(zhǎng)壽命至 5 萬(wàn)小時(shí)。Micro-LED 技術(shù)將芯片尺寸縮小至 10 微米級(jí),像素密度可達(dá) 5000PPI,推動(dòng)超高清顯示技術(shù)發(fā)展。電視機(jī)的電源電路和信號(hào)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(dǎo)體接觸形成的勢(shì)壘效應(yīng),而非傳統(tǒng) PN 結(jié)結(jié)構(gòu)。當(dāng)金屬(如鋁、金)與 N 型半導(dǎo)體(如硅)接觸時(shí),會(huì)形成一層極薄的電子阻擋層。正向偏置時(shí),電子通過(guò)量子隧道效應(yīng)穿越勢(shì)壘,導(dǎo)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(wù)器電源中可提升 3% 效率。反向偏置時(shí),勢(shì)壘阻止電子回流,漏電流極?。ü杌ǔP∮?10 微安)。其優(yōu)勢(shì)在于無(wú)少子存儲(chǔ)效應(yīng),開(kāi)關(guān)速度可達(dá)納秒級(jí),適合高頻整流(如 1MHz 開(kāi)關(guān)電源),但耐壓通常低于 200V,需通過(guò)邊緣電場(chǎng)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(chéng)衛(wèi)士,無(wú)論外界電壓如何波動(dòng),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(dá)接收機(jī)的關(guān)鍵元件 —— 在 AN/APG-66 機(jī)載雷達(dá)中,GaAs PIN 二極管組成的開(kāi)關(guān)矩陣可在微秒級(jí)切換信號(hào)路徑,實(shí)現(xiàn)對(duì) 200 個(gè)目標(biāo)的同時(shí)跟蹤。1980 年代,肖特基勢(shì)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(shí)現(xiàn)低噪聲信號(hào)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(wèn)世,其 1000V 擊穿電壓和 0.2pF 寄生電容,在基站功放模塊中實(shí)現(xiàn) 100W 射頻功率輸出,效率達(dá) 75%(硅基 50%)。 5G 時(shí)代,二極管面臨更高挑戰(zhàn):28GHz 毫米波場(chǎng)景中,傳統(tǒng)硅二極管的結(jié)電容(>1pF)導(dǎo)致信號(hào)衰減超 30dB,而 GaN 開(kāi)關(guān)二極管通過(guò)優(yōu)化勢(shì)壘層厚度(5nm),將寄生電容降至 0.15pF,配合相控陣天線實(shí)現(xiàn) ±60° 波束掃描,信號(hào)覆蓋范圍擴(kuò)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(kuò)散與漂移運(yùn)動(dòng)。當(dāng) P 型(空穴多)與 N 型(電子多)半導(dǎo)體結(jié)合時(shí),交界處形成內(nèi)建電場(chǎng)(約 0.7V 硅材料),阻止載流子進(jìn)一步擴(kuò)散。正向?qū)〞r(shí)(P 接正、N 接負(fù)),外電場(chǎng)削弱內(nèi)建電場(chǎng),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(shí)(P 接負(fù)、N 接正),外電場(chǎng)增強(qiáng)內(nèi)建電場(chǎng),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(dá)擊穿閾值(如 1N4007 耐壓 1000V)。此特性使 PN 結(jié)成為整流、開(kāi)關(guān)等應(yīng)用的基礎(chǔ),例如 1N4148 開(kāi)關(guān)二極管利用 PN 結(jié)電容充放電,實(shí)現(xiàn) 4ns 級(jí)快速切換。鍺二極管具有較低的正向?qū)妷?,在一些?duì)導(dǎo)通電壓要求嚴(yán)苛的電路中表現(xiàn)出色。
占據(jù)全球 90% 市場(chǎng)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(tái)家電電源中承擔(dān)整流任務(wù),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(zhǔn)源通過(guò)內(nèi)置硅齊納結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn) ±0.5% 電壓精度與 25ppm/℃溫漂,被用于鋰電池保護(hù)板的過(guò)充檢測(cè)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)?;a(chǎn)優(yōu)勢(shì),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(chǎng)景。智能手表的顯示屏和電路中,二極管助力實(shí)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(yīng),適用于超高頻振蕩場(chǎng)景。昆山整流二極管聯(lián)系方式
航空航天領(lǐng)域?qū)﹄娮釉骷男阅?、可靠性與穩(wěn)定性有著極為嚴(yán)苛的要求,二極管作為基礎(chǔ)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(yùn)行;在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中,高頻、低噪聲二極管用于信號(hào)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(cè)任務(wù)的推進(jìn),對(duì)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(kāi)發(fā)出更適應(yīng)航空航天復(fù)雜環(huán)境的二極管產(chǎn)品。昆山整流二極管聯(lián)系方式