在光通信領域,光電二極管是光接收機的重要元件之一。在光纖通信系統中,光信號通過光纖傳輸到接收端。光電二極管可以將接收到的微弱光信號轉換為電信號,然后通過后續的放大、解調等電路處理,恢復出原始的信息。由于光通信中的信號非常微弱,要求光電二極管具有高靈敏度和低噪聲的特性。例如,雪崩光電二極管(APD)是一種特殊的高靈敏度光電二極管,它利用了雪崩倍增效應,在高反向偏壓下,光生載流子在 PN 結內獲得足夠的能量,通過碰撞電離產生更多的載流子,從而使光電流得到倍增,能夠有效地檢測到更微弱的光信號,提高了光通信系統的接收靈敏度。發光二極管(LED)通過注入電流發光,色彩鮮艷、能耗低,廣泛應用于照明、顯示屏背光源等領域。BSS123LT1G電子元器件SOT23
二極管的發展經歷了漫長的過程。早期的二極管是由電子管構成的,體積大、功耗高且可靠性相對較低。隨著半導體技術的興起,半導體二極管逐漸取代了電子管二極管。20 世紀初,科學家們開始對半導體材料進行深入研究。在不斷的實驗和探索中,發現了半導體材料的特殊導電性質。到了 20 世紀中葉,硅和鍺等半導體材料被廣泛應用于二極管的制造。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,如降低了正向導通電壓、提高了反向耐壓能力等。如今,二極管的種類繁多,除了普通的整流二極管外,還出現了發光二極管、穩壓二極管、肖特基二極管等具有特殊功能的二極管,滿足了不同領域的需求。江蘇30KPA78CA二極管二極管通用功率開關高壓二極管常用于微波爐等高壓設備中。

在電路中,二極管還可以起到限流的作用。當電路中的電流過大時,二極管會導通并分流一部分電流,從而保護其他元器件不受損壞。特別是在LED照明電路中,二極管可以有效限制LED燈的電流,延長其使用壽命。在開關電源的電感中和繼電器等感性負載中,二極管還起到續流的作用。當開關管關斷時,電感中的電流不能突變,會產生一個反向的感應電動勢。此時,二極管導通并形成一個通路,消耗掉這個反向電動勢產生的能量,保護電路中的其他元器件不受損壞。
隨著人工智能、物聯網、量子計算等新興技術的快速發展,二極管有望在這些領域展現新的應用潛力。在人工智能的邊緣計算設備中,低功耗、高性能的二極管可用于信號處理和數據傳輸,為設備的實時運算提供支持。在物聯網的傳感器節點中,各種特殊功能的二極管,如磁敏二極管、熱敏二極管等,可作為感知外界環境信息的關鍵元件,實現對溫度、磁場、壓力等多種物理量的精確監測。在量子計算領域,二極管可能在量子比特的控制和量子信號的處理方面發揮作用,盡管目前相關研究尚處于探索階段,但二極管憑借其獨特的電學特性,有望為新興技術的突破和發展貢獻力量,開啟電子器件應用的新篇章。從消費電子到工業設備,二極管應用普遍。

二極管的制造工藝包括多個環節。首先是半導體材料的制備,硅或鍺等半導體材料需要經過提純、拉晶等過程,得到高純度、高質量的半導體晶體。然后進行晶圓制造,將半導體晶體切割成薄片,在晶圓上通過擴散、離子注入等工藝形成 P - N 結。擴散工藝是將特定的雜質原子擴散到半導體材料中,改變其導電類型,從而形成 P 區和 N 區。離子注入則是通過加速離子并將其注入到半導體材料中,精確地控制雜質的濃度和分布。在形成 P - N 結之后,還需要進行電極制作,在 P 區和 N 區分別制作金屬電極,以便與外部電路連接。另外,進行封裝,將制作好的二極管芯片封裝在特定的封裝材料中,保護芯片并提供合適的引腳用于安裝。雙向觸發二極管可雙向導通,在晶閘管觸發電路中作為觸發器件,控制電路的通斷與功率調節。BUL44F
變容二極管通過改變反向電壓調節結電容,用于射頻調諧與頻率合成電路。BSS123LT1G電子元器件SOT23
LED的特性使其具有諸多優勢。首先是它的高亮度。與傳統的白熾燈和熒光燈相比,LED在相同的電能消耗下能夠產生更高的亮度。這是因為LED的發光效率更高,它將電能轉化為光能的比例更大。例如,在照明領域,一個幾瓦的LED燈泡可以產生與幾十瓦的白熾燈相當的亮度,節省了能源。其次,LED的壽命極長。一般來說,LED的使用壽命可以達到數萬小時甚至更長。這是由于LED的發光原理決定的,它沒有傳統燈絲那樣容易燒斷的問題,也沒有熒光燈中的熒光粉老化等問題。在長期使用過程中,LED的亮度衰減相對緩慢,這使得它在需要長期穩定照明的場合,如路燈、建筑物照明等應用中表現出色。BSS123LT1G電子元器件SOT23