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電子學二極體 二年甲班 28 饒信詮 - Coggle Diagram
電子學二極體
二年甲班 28 饒信詮
二極體材料
現如今的二極體大多是使用矽來生產，鍺等其它半導體材料有時也會用到。
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,可將交流電轉變為脈動直流電，例如：無線電接收器對無線電信號的調制，就是通過整流來完成的。
目前最常見的結構是，一個半導體性能的結晶片通過PN接面連接到兩個電終端。
歷史
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。
熱離子二極體材料
一個熱離子二極體就是一個真空管（也稱「電子管」），由一個包含著兩個電極的密封真空玻璃殼組成：由燈絲加熱的陰極，和一個陽極。
早期產品的外觀和現在的白熾燈泡相當類似。
功能
在操作中，一個單獨的電流通過由鎳鉻合金製成的高電阻燈絲（加熱器），將陰極加熱到紅熱狀態（800-1000℃）後可導致它釋放電子到真空。
這一過程即熱發射。陰極通常塗有鹼土金屬氧化物，如鋇或鍶的氧化物。
歷史
整個真空管時代，這種二極體應用於類比訊號，並在消費電子產品（如收音機、電視機、音響系統）的直流供電設備中當做整流器。
20世紀40年代，在那些供電設備內的真空管開始被硒整流器所替代，然後在1960年代又被半導體二極體替代。
如今，二極體仍然在一些高功率應用場合中使用，由於能夠承受瞬變和較好的魯棒性，使得他們比半導體元件的優勢能夠顯現出來。
尤其是音頻處理上，真空管基本不存在瞬態互調失真、開關失真及交越失真等影響音質的問題。
半導體二極體
材料
點接觸式二極體
兩類
功能
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。
材料
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。
面接觸式二極體
兩類
材料
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。
功能
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。
整流動作：當二極體兩邊施加電壓時，空乏區的寬度，PN接面勢壘高低均會發生變化，導致二極體的電阻發生變化。
三類
逆向偏壓（Reverse Bias）
在陽極側施加相對陰極負的電壓，就是逆向偏壓，所加電壓為逆向偏壓。
這種情況下，因為N型區域被注入電洞，P型區域被注入電子，兩個區域內的主要載流子都變為不足，因此結合部位的空乏層變得更寬，內部的靜電場也更強，擴散電位也跟著變大。
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
順向偏壓（Forward Bias）
二極體的陽極側施加正電壓，陰極側施加負電壓，這樣就稱為順向偏壓，所加電壓為順向偏壓。
如此N型半導體被注入電子，P型半導體被注入電洞。
二極體種類
分為五類
二極真空管
PN接面二極體（PN Diode）
施加順向偏壓，利用半導體中PN接合的整流性質，是最基本的半導體二極體，常見應用於整流方面以及與電感並聯保護其他元件用。
鍺二極體
蕭特基二極體
利用金屬和半導體二者的接合面的'蕭特基效應'的整流作用。
由於順向的切入電壓較低，導通回復時間也短，適合用於高頻率的整流。
硒二極體
穩壓二極體
施加逆向偏壓，超過特定電壓時發生的逆向崩潰電壓隨逆向電流變化很小，具有一定的電壓穩定能力。
利用此性質做成的元件被用於電壓基準。
藉由摻雜物的種類、濃度，決定崩潰電壓（破壞電壓）。
其順向偏壓與一般的二極體相同。
矽二極體
恆流二極體
被施加順方向電壓的場合，無論電壓多少，可以得到一定的電流的元件。
通常的電流容量在1~15mA的範圍。
雖然被稱為二極體，但是構造、動作原理都與接合型電場效應電晶體相似。
砷化鎵二極體
變容二極體
施加逆向偏壓，二極體PN接合的空乏層厚度會因電壓不同而變化，產生靜電容量（接合容量）的變化，可當作由電壓控制的可變電容器使用。
沒有機械零件所以可靠度高，廣泛應用於壓控振盪器或可變電壓濾波器，也是電視接收器和行動電話不可缺少的零件。
