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二極體 (半導體二極體 (點接觸式二極體 (點接觸式二極體和下文所述的面接觸式二極體工作原理類似,不過構造較為簡單。主要結構即為一個由第三主族金屬製…
二極體
半導體二極體
電路圖中用於二極體的圖標
點接觸式二極體
點接觸式二極體和下文所述的面接觸式二極體工作原理類似,不過構造較為簡單。主要結構即為一個由第三主族金屬製成的導電的尖端,和一塊與其相接觸的N型半導體。一些金屬會進入半導體,接觸面的這一小片區域就成為了P型半導體。長期流行的1N34鍺型二極體,目前還在無線電接收器中的檢波器中使用,並有時會在一些應用類比電子的場合使用。
面接觸式二極體
面接觸式PN接面二極體是由一塊半導體晶體製成的。不同的摻雜製程可以使同一個半導體(如本徵矽)的一端成為一個包含負極性載子(電子)的區域,稱作N型半導體;另一端成為一個包含正極性載子(電洞)的區域,稱作P型半導體。兩種材料在一起時,電子會從N型一側流向P型一側。這一區域電子和電洞相互抵銷,造成中間區域載流子不足,形成「空乏層」。在空乏層內部存在「內電場」:N型側帶正電,P型側帶負電。兩塊區域的交界處為PN接面,晶體允許電子(外部來看)從N型半導體一端,流向P型半導體一端,但是不能逆向流動。
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接面電壓
當二極體的P-N接面處於順向偏壓時,必須有相當的電壓被用來貫通空乏區,導致形成一逆向的電壓源,此電壓源的電壓就稱為障壁電壓,矽二極體的障壁電壓約0.6V~0.7V,鍺二極體的障壁電壓約0.3~0.4V
歷史
真空管的發現
1873年,弗雷德里克·格思里發現了熱離子二極體的基本操作原理[6]。他發現了當白熱化的接地金屬接近帶正電的驗電器時,驗電器的電會被引走;然而帶負電的驗電器則不會發生類似情況。這表明了電流只能向一個方向流動。
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20世紀初,由於無線電接收器探測器的需要,熱離子二極體(真空管)和固態二極體(半導體二極體)大約在相同的時間分別研發。直到20世紀50年代之前,真空管二極體在收音機中都更為常用。這是因為早期的點接觸式半導體二極體(貓鬚探測器)並不穩定,並且那時大多數的收音機放大器都是由真空管制成,二極體可以直接放入其中。而且那時真空管整流器和充氣整流器處理一些高電壓、高電流整流任務的能力更是遠在半導體二極體(如硒整流器)之上。
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功能
二極體具有陽極和陰極兩個端子,電流只能往單一方向流動。也就是說,電流可以從陽極流向陰極,而不能從陰極流向陽極。對二極體所具備的這種單向特性的應用,通常稱之為「整流」功能。在真空管內,藉由電極之間加上的電壓能夠讓熱電子從陰極到達陽極,因而有整流的作用。將交流電轉變為脈動直流電,包括無線電接收器對無線電訊號的調制,都是通過整流來完成的。
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