什麼是二極體

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二極體（英語：diode）是用半導體材料(矽、硒、鍺等)製成的一種電子器件，是世界上第一種半導體器件，具有單向導電效能、整流功能。二極體的種類繁多，主要應用於電子電路和工業產品。

經過多年來科學家們不懈努力，半導體二極體發光的應用已逐步得到推廣，發光二極體的應用範圍也漸漸擴大，它是一種符合綠色照明要求的光源，是普通發光器件所無法比擬的。

工作原理

二極體的主要原理就是利用pn結的單向導電性，在pn結上加上引線和封裝就成了一個二極體。

晶體二極體為一個由p型半導體和n型半導體形成的pn結，在其介面處兩側形成空間電荷層，並建有自建電場。當不存在外加電壓時，由於pn結兩邊載流子濃度差引起的擴散電流和自建電場引起的漂移電流相等而處於電平衡狀態。

當外界有正向電壓偏置時，外界電場和自建電場的互相抑消作用使載流子的擴散電流增加引起了正向電流。當外界有反向電壓偏置時，外界電場和自建電場進一步加強，形成在一定反向電壓範圍內與反向偏置電壓值無關的反向飽和電流。

當外加的反向電壓高到一定程度時，pn結空間電荷層中的電場強度達到臨界值產生載流子的倍增過程，產生大量電子空穴對，產生了數值很大的反向擊穿電流，稱為二極體的擊穿現象。pn結的反向擊穿有齊納擊穿和雪崩擊穿之分。

結構組成

二極體就是由一個pn結加上相應的電極引線及管殼封裝而成的。

採用不同的摻雜工藝，通過擴散作用，將p型半導體與n型半導體制作在同一塊半導體（通常是矽或鍺）基片上，在它們的交介面就形成空間電荷區稱為pn結。

由p區引出的電極稱為陽極，n區引出的電極稱為陰極。因為pn結的單向導電性，二極體導通時電流方向是由陽極通過管子內部流向陰極。

二極體的電路符號如圖所示。二極體有兩個電極，由p區引出的電極是正極，又叫陽極；由n區引出的電極是負極，又叫陰極。三角箭頭方向表示正向電流的方向，二極體的文字元號用vd表示。

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早期的二極體

早期的二極體包含「貓須晶體」(cat's whisker crystals)和真空管(thermionicvalves)。

2023年，英國物理學家弗萊明根據「愛迪生效應」發明了世界上第一隻電子二極體——真空電子二極體。它是依靠陰極熱發射電子到陽極實現導通。

電源正負極接反則不能導電，它是一種能夠單向傳導電流的電子器件。早期電子二極體存在體積大、需預熱、功耗大、易破碎等問題，促使了晶體二極體的發明。

晶體二極體

又稱半導體二極體。2023年，美國人發明。在半導體二極體內部有一個pn結和兩個引出端。

這種電子器件按照外加電壓的方向，具備單向電流的傳導性。現今最普遍的二極體大多是使用半導體材料如矽或鍺。

晶體二極體結構

晶體二極體的核心是pn結，關於pn結首先要了解三個概念。

本徵半導體：指不含任何摻雜元素的半導體，如純矽晶片或純鍺晶片。p型半導體：摻雜了產生空穴的含較低電價雜質的半導體，如在本徵半導體中si(4+)中摻入al(3+)的半導體。

n型半導體：摻雜了產生空穴的含較低電價雜質的半導體，如在本徵半導體中矽si(4+)中摻入磷p(5+)的半導體。

由p型半導體和n型半導體相接觸時，就產生一個獨特的pn結介面，在介面的兩側形成空間電荷層，構成自建電場。

當外加電壓等於零時，由於pn結兩邊載流子的濃度差引起擴散電流和由自建電場引起的漂移電流相等而處於電平衡狀態，這也是常態下的pn結。

以pn結為核心結構，加上引線或引腳形成單向導電的二極體。

當外加電壓方向由p極指向n極時，導通。

晶體二極體分類

晶體二極體可按材料不同和pn結結構不同，進行分類。

01點接觸型二極體

點接觸型二極體是在鍺或矽材料的單晶片上壓觸一根金屬針後，再通過電流法而形成的。

其pn結的靜電容量小，適用於高頻電路。因為構造簡單，所以**便宜。對於小訊號的檢波、整流、調製、混頻和限幅等一般用途而言，它是應用範圍較廣的型別。

與面結型相比較，點接觸型二極體正向特性和反向特性都差，因此不能使用於大電流和整流。

製作工藝：將細鋁絲的一端接在陽極引線上，另一端壓在摻雜過的n型半導體上。加上電壓後，細鋁絲在接觸點處融化並滲入融化部分的中。

這樣，接觸點實際上是p型半導體，並附著在n型半導體上形成pn結。

02面接觸型二極體

面接觸型二極體的「pn結」面積較大，允許通過較大的電流(幾安到幾十安)，主要用於把交流電變換成直流電的「整流」電路中。面接觸型晶體二極體比較適用於大電流開關。

平面型二極體

平面型二極體是一種特製的矽二極體，得名於半導體表面被製作得平整。最初，對於被使用的半導體材料是採用外延法形成的，故又把平面型稱為外延平面型。

在半導體單晶片(主要地是n型矽單晶片)上，擴散p型雜質，利用矽片表面氧化膜的遮蔽作用，在n型矽單晶片上僅選擇性地擴散一部分而形成的pn結。因pn結合的表面被氧化膜覆蓋，穩定性好和壽命長。

它不僅能通過較大的電流，而且效能穩定可靠，多用於開關、脈衝及高頻電路中。