半导体二极管是一种用于电路中的元件,也被称为“二极管”,是由p型半导体和n型半导体组成的。在二极管中,p型半导体称为阳极,n型半导体称为阴极,他们之间的结点被称为势垒。在正向电压的作用下,电流可以顺畅的流过势垒,反向电压的作用下,阻止电流的流动。
半导体二极管的原理是基于PN结的整流特性发展出来的,当P型半导体和N型半导体结合起来时,就会产生PN结。PN结内部的电场可以将电子和空穴分开,从而像一道电子屏障一样阻拦一侧的电流通过。
当外加正向电压时,势垒会缩小,电子就能跨越势垒向N型半导体的电场级起着推动,在此过程中,电子和空穴进一步结合,使得势垒进一步缩小,电流能够通过半导体二极管。
当外施反向电压时,PN结的势垒会扩大,会吸引外界的空穴和电子向势垒方向移动,从而形成一个反向电流,这时二极管相当于一个开路状态,电流无法流过。
半导体二极管的应用十分广泛,常用于电源的整流,电路的保护,调制解调,信号检测等方面。短小精悍的半导体二极管的优点就在于他的响应速度比较快,稳定性能非常好,且无噪音,使用寿命长。
具有多种功能的二极管,如肖特基二极管、势垒调变二极管等,也被广泛应用于电路电路调节和RF电路中。
随着技术的不断发展,半导体二极管也在不断迭代,在工艺和材料方面得到了极大的优化,早期的硅半导体二极管已经逐渐淘汰,新的材料如碳化硅、氮化镓等也逐渐应用到二极管领域。这些新材料具有更高的耐压、更高的耐温以及更高的速度等优点,将继续推动半导体二极管领域的发展。此外,新型的器件类型如约瑟夫森接触器件,垂直结点二极管和钻石二极管等,也被展现了很大的发展前景。