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詞條名稱:二極體


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二極體

電子元件當中,一種具有兩個電極的裝置1,只允許電流由單一方向流過。許多的使用是應用其整流的功能。而變容二極體(Varicap Diode)則用來當作電子式的可調電容器。大部分二極體所具備的電流方向性我們通常稱之為「整流(Rectifying)」功能。二極體最普遍的功能就是只允許電流由單一方向通過(稱為順向偏壓),逆向時阻斷 (稱為逆向偏壓)。因此,二極體可以想成電子版的逆止閥。然而實際上二極體並不會表現出如此完美的開與關的方向性,而是較為複雜的非線性電子特徵——這是由特定類型的二極體技術決定的。二極體使用上除了用做開關的方式之外還有很多其他的功能。早期的二極體包含「貓鬚晶體("Cat's Whisker" Crystals)」以及真空管(英國稱為「熱游離閥(Thermionic Valves)」)。現今最普遍的二極體大多是使用半導體材料如矽或鍺。

整流作用

二極體具有陽極(anode)和陰極(Cathode)兩個端子(這些用語來自於真空管),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,不能從陰極流向陽極(單向性)。這種特性就被稱之為整流作用。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。半導體二極體中,有利用P型和N型兩種半導體接合面的PN接面效應,也有利用金屬與半導體接合產生的蕭特基效應達到整流作用的類型。若是PN接面型的二極體,在P型側就是陽極,N型側則是陰極。

種類
  • PN接面二極體(PN Diode)
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。細節請參照PN接面的條目。
  • 蕭特基二極體(Schottky Barrier Diode)
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。一般而言漏電流較多,突波耐受度較低。也有針對此缺點做改善的品種推出。穩壓二極體(Reference Diode)(常用稱法:齊納二極體(Zener Diode))被施加反方向電壓的場合,超過特定電壓時發生的逆向擊穿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,決定擊穿電壓(破壞電壓)。其順向特性與一般的二極體 相同。
  • 恆流二極體(或稱定電流二極體,CRD、Current Regulative Diode,Constant Current Diode)
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。
  • 變容二極體(Variable Capacitance Diode、Varactor Diode)
施加逆向電壓的場合,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(VCO)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。
  • 發光二極體(Light-Emitting Diode,LED)
可以發光的二極體。由發光種類與特性又有紅外線二極體、各種顏色的可見光二極體、紫外線二極體等。
  • 雷射二極體(Laser Diode)
當LED產生的光是頻寬極窄的同調光(Coherent Light)時,則稱為雷射二極體。
  • 光電二極體(Photo Diode)
光線射入PN接面,P區電洞、N區電子大量發生,產生電壓(光電效應)。藉由測量此電壓或電流,可作為光感應器使用。有PN、PIN、蕭特基、APD等類型。太陽電池也是利用此種效應。
  • 隧道二極體(Tunnel Diode)、江崎二極體(Esaki Diode)、透納二極體
由日本人江崎玲於奈於1957年發明。是利用量子穿隧效應的作用,會出現在一定偏壓範圍內順向電壓增加時流通的電流量反而減少的「負電阻」的現象。這是最能耐受核輻射的半導體二極體。
  • PIN二極體(P-intrinsic-N Diode)
PN之間一層高電阻的半導體層,使少數載子的積蓄效果增加,逆回復時間也較長。利用順向偏壓時高頻率訊號較容易通過的性質,用於天線的頻帶切換以及高頻率開關。
  • 耿效應二極體(Gunn Diode)
應用於低功率微波振盪器。
  • 二極真空管
  • 氣體放電管整流器
針狀電極和平板電極相向接近尖端放電。若把針狀電極當做負極,比較低的電壓就會開始放電。利用這樣的性質來做當作整流器。
  • 點接觸二極體
用鎢之類的金屬針狀電極與N型半導體的表面接觸,此構造的特徵是寄生電容非常小。採用於鍺質二極體和耿效應二極體。礦石收音機中使用的礦石檢波器也是一種點接觸二極體。
  • 交流二極體(DIAC)、突波保護二極體、雙向觸發二極體
當施加超過規定電壓(Break Over電壓,VBO)的電壓會開始導通使得端子之間的電壓降低的雙方向元件。用於電路的突波保護上。另,雖被稱為二極體,實際的構造、動作原理都應歸類為閘流管/;矽控整流器整流器(thyristor/SCR)的複雜 分類中。
  • 非線性電阻器(英文:Varistor,日文:バリスタ)
若超過一定電壓,電阻就會降低。是保護電路受到突波電壓傷害的雙向元件。通常由二氧化鋅的燒結體顆粒製成,當作非線性電阻使用。雖然一般認為它的作用應是由內部眾多金屬氧化物顆粒間的蕭特基接面二極體效應而產生,但對外並不 呈現二極體的特性,因此平常並不列在二極體分類之中。
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