一、根據構造分類
半導體(ti) 二極管主要是依靠PN結而工作的。與(yu) PN結不可分割的點接觸型和肖特基型,也被列入一般的二極管的範圍內(nei) 。包括這兩(liang) 種型號在內(nei) ,根據PN結構造麵的特點,把晶體(ti) 二極管分如下種類:
1、點接觸型二極管
點接觸型二極管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。因此,其PN結的靜電容量小,適用於(yu) 高頻電路。但是,與(yu) 麵結型相比較,點接觸型二極管正向特性和反向特性都差,因此,不能使用於(yu) 大電流和整流。因為(wei) 構造簡單,所以價(jia) 格便宜。對於(yu) 小信號的檢波、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類型。
2、鍵型二極管
鍵型二極管是在鍺或矽的單晶片上熔接或銀的細絲(si) 而形成的。其特性介於(yu) 點接觸型二極管和合金型二極管之間。與(yu) 點接觸型相比較,雖然鍵型二極管的PN結電容量稍有增加,但正向特性特別優(you) 良。多作開關(guan) 用,有時也被應用於(yu) 檢波和電源整流(不大於(yu) 50mA)。在鍵型二極管中,熔接金絲(si) 的二極管有時被稱金鍵型,熔接銀絲(si) 的二極管有時被稱為(wei) 銀鍵型。
3、合金型二極管
在N型鍺或矽的單晶片上,通過合金銦、鋁等金屬的方法製作PN結而形成的。正向電壓降小,適於(yu) 大電流整流。因其PN結反向時靜電容量大,所以不適於(yu) 高頻檢波和高頻整流。
4、擴散型二極管
在高溫的P型雜質氣體(ti) 中,加熱N型鍺或矽的單晶片,使單晶片表麵的一部變成P型,以此法PN結。因PN結正向電壓降小,適用於(yu) 大電流整流。最近,使用大電流整流器的主流已由矽合金型轉移到矽擴散型。
5、台麵型二極管
PN結的製作方法雖然與(yu) 擴散型相同,但是,隻保留PN結及其必要的部分,把不必要的部分用藥品腐蝕掉。其剩餘(yu) 的部分便呈現出台麵形,因而得名。初期生產(chan) 的台麵型,是對半導體(ti) 材料使用擴散法而製成的。因此,又把這種台麵型稱為(wei) 擴散台麵型。對於(yu) 這一類型來說,似乎大電流整流用的產(chan) 品型號很少,而小電流開關(guan) 用的產(chan) 品型號卻很多。
6、平麵型二極管
在半導體(ti) 單晶片(主要地是N型矽單晶片)上,擴散P型雜質,利用矽片表麵氧化膜的屏蔽作用,在N型矽單晶片上僅(jin) 選擇性地擴散一部分而形成的PN結。因此,不需要為(wei) 調整PN結麵積的藥品腐蝕作用。由於(yu) 半導體(ti) 表麵被製作得平整,故而得名。並且,PN結合的表麵,因被氧化膜覆蓋,所以公認為(wei) 是穩定性好和壽命長的類型。最初,對於(yu) 被使用的半導體(ti) 材料是采用外延法形成的,故又把平麵型稱為(wei) 外延平麵型。對平麵型二極管而言,似乎使用於(yu) 大電流整流用的型號很少,而作小電流開關(guan) 用的型號則很多。
7、合金擴散型二極管
它是合金型的一種。合金材料是容易被擴散的材料。把難以製作的材料通過巧妙地摻配雜質,就能與(yu) 合金一起過擴散,以便在已經形成的PN結中獲得雜質的恰當的濃度分布。此法適用於(yu) 製造高靈敏度的變容二極管。
8、外延型二極管
用外延麵長的過程製造PN結而形成的二極管。製造時需要非常高超的技術。因能隨意地控製雜質的不同濃度的分布,故適宜於(yu) 製造高靈敏度的變容二極管。
9、肖特基二極管
基本原理是:在金屬(例如鉛)和半導體(ti) (N型矽片)的接觸麵上,用已形成的肖特基來阻擋反向電壓。肖特基與(yu) PN結的整流作用原理有根本性的差異。其耐壓程度隻有40V左右。其特長是:開關(guan) 速度非常快:反向恢複時間trr特別地短。因此,能製作開關(guan) 二極和低壓大電流整流二極管。
二、根據用途分類
1、檢波用二極管
就原理而言,從(cong) 輸入信號中取出調製信號是檢波,以整流電流的大小(100mA)作為(wei) 界線通常把輸出電流小於(yu) 100mA的叫檢波。鍺材料點接觸型、工作頻率可達400MHz,正向壓降小,結電容小,檢波效率高,頻率特性好,為(wei) 2AP型。類似點觸型那樣檢波用的二極管,除用於(yu) 檢波外,還能夠用於(yu) 限幅、削波、調製、混頻、開關(guan) 等電路。也有為(wei) 調頻檢波專(zhuan) 用的特性一致性好的兩(liang) 隻二極管組合件。
2、整流用二極管
就原理而言,從(cong) 輸入交流中得到輸出的直流是整流。以整流電流的大小(100mA)作為(wei) 界線通常把輸出電流大於(yu) 100mA的叫整流。麵結型,工作頻率小於(yu) KHz,最高反向電壓從(cong) 25伏至3000伏分A~X共22檔。分類如下:
① 矽半導體(ti) 整流二極管2CZ型
② 矽橋式整流器QL型、
③ 用於(yu) 電視機高壓矽堆工作頻率近100KHz的2CLG型。
3、限幅用二極管
大多數二極管能作為(wei) 限幅使用。也有象保護儀(yi) 表用和高頻齊納管那樣的專(zhuan) 用限幅二極管。為(wei) 了使這些二極管具有特別強的限製尖銳振幅的作用,通常使用矽材料製造的二極管。也有這樣的組件出售:依據限製電壓需要,把若幹個(ge) 必要的整流二極管串聯起來形成一個(ge) 整體(ti) 。
4、調製用二極管
通常指的是環形調製專(zhuan) 用的二極管。就是正向特性一致性好的四個(ge) 二極管的組合件。即使其它變容二極管也有調製用途,但它們(men) 通常是直接作為(wei) 調頻用。
5、混頻用二極管
使用二極管混頻方式時,在500~10,000Hz的頻率範圍內(nei) ,多采用肖特基型和點接觸型二極管。
6、放大用二極管
用二極管放大,大致有依靠隧道二極管和體(ti) 效應二極管那樣的負阻性器件的放大,以及用變容二極管的參量放大。因此,放大用二極管通常是指隧道二極管、體(ti) 效應二極管和變容二極管。
7、開關(guan) 用二極管
有在小電流下(10mA程度)使用的邏輯運算和在數百毫安下使用的磁芯激勵用開關(guan) 二極管。小電流的開關(guan) 二極管通常有點接觸型和鍵型等二極管,也有在高溫下還可能工作的矽擴散型、台麵型和平麵型二極管。開關(guan) 二極管的特長是開關(guan) 速度快。而肖特基型二極管的開關(guan) 時間特短,因而是理想的開關(guan) 二極管。2AK型點接觸為(wei) 中速開關(guan) 電路用;2CK型平麵接觸為(wei) 高速開關(guan) 電路用;用於(yu) 開關(guan) 、限幅、鉗位或檢波等電路;肖特基(SBD)矽大電流開關(guan) ,正向壓降小,速度快、效率高。
8、變容二極管
用於(yu) 自動頻率控製(AFC)和調諧用的小功率二極管稱變容二極管。日本廠商方麵也有其它許多叫法。通過施加反向電壓, 使其PN結的靜電容量發生變化。因此,被使用於(yu) 自動頻率控製、掃描振蕩、調頻和調諧等用途。通常,雖然是采用矽的擴散型二極管,但是也可采用合金擴散型、外延結合型、雙重擴散型等特殊製作的二極管,因為(wei) 這些二極管對於(yu) 電壓而言,其靜電容量的變化率特別大。結電容隨反向電壓VR變化,取代可變電容,用作調諧回路、振蕩電路、鎖相環路,常用於(yu) 電視機高頻頭的頻道轉換和調諧電路,多以矽材料製作。
9、頻率倍增用二極管
對二極管的頻率倍增作用而言,有依靠變容二極管的頻率倍增和依靠階躍(即急變)二極管的頻率倍增。頻率倍增用的變容二極管稱為(wei) 可變電抗器,可變電抗器雖然和自動頻率控製用的變容二極管的工作原理相同,但電抗器的構造卻能承受大功率。階躍二極管又被稱為(wei) 階躍恢複二極管,從(cong) 導通切換到關(guan) 閉時的反向恢複時間trr短,因此,其特長是急速地變成關(guan) 閉的轉移時間顯著地短。如果對階躍二極管施加正弦波,那麽(me) ,因tt(轉移時間)短,所以輸出波形急驟地被夾斷,故能產(chan) 生很多高頻諧波。
10、穩壓二極管
是代替穩壓電子二極管的產(chan) 品。被製作成為(wei) 矽的擴散型或合金型。是反向擊穿特性曲線急驟變化的二極管。作為(wei) 控製電壓和標準電壓使用而製作的。二極管工作時的端電壓(又稱齊納電壓)從(cong) 3V左右到150V,按每隔10%,能劃分成許多等級。在功率方麵,也有從(cong) 200mW至100W以上的產(chan) 品。工作在反向擊穿狀態,矽材料製作,動態電阻RZ很小,一般為(wei) 2CW型;將兩(liang) 個(ge) 互補二極管反向串接以減少溫度係數則為(wei) 2DW型。
11、PIN型二極管(PIN Diode)
這是在P區和N區之間夾一層本征半導體(ti) (或低濃度雜質的半導體(ti) )構造的晶體(ti) 二極管。PIN中的I是“本征”意義(yi) 的英文略語。當其工作頻率超過100MHz時,由於(yu) 少數載流子的存貯效應和“本征”層中的渡越時間效應,其二極管失去整流作用而變成阻抗元件,並且,其阻抗值隨偏置電壓而改變。在零偏置或直流反向偏置時,“本征”區的阻抗很高;在直流正向偏置時,由於(yu) 載流子注入“本征”區,而使“本征”區呈現出低阻抗狀態。因此,可以把PIN二極管作為(wei) 可變阻抗元件使用。它常被應用於(yu) 高頻開關(guan) (即微波開關(guan) )、移相、調製、限幅等電路中。
12、 雪崩二極管 (Avalanche Diode)
它是在外加電壓作用下可以產(chan) 生高頻振蕩的晶體(ti) 管。產(chan) 生高頻振蕩的工作原理是欒的:利用雪崩擊穿對晶體(ti) 注入載流子,因載流子渡越晶片需要一定的時間,所以其電流滯後於(yu) 電壓,出現延遲時間,若適當地控製渡越時間,那麽(me) ,在電流和電壓關(guan) 係上就會(hui) 出現負阻效應,從(cong) 而產(chan) 生高頻振蕩。它常被應用於(yu) 微波領域的振蕩電路中。
13、江崎二極管 (Tunnel Diode)
它是以隧道效應電流為(wei) 主要電流分量的晶體(ti) 二極管。其基底材料是砷化镓和鍺。其P型區的N型區是高摻雜的(即高濃度雜質的)。隧道電流由這些簡並態半導體(ti) 的量子力學效應所產(chan) 生。發生隧道效應具備如下三個(ge) 條件:①費米能級位於(yu) 導帶和滿帶內(nei) ;②空間電荷層寬度必須很窄(0.01微米以下);簡並半導體(ti) P型區和N型區中的空穴和電子在同一能級上有交疊的可能性。江崎二極管為(wei) 雙端子有源器件。其主要參數有峰穀電流比(IP/PV),其中,下標“P”代表“峰”;而下標“V”代表“穀”。江崎二極管可以被應用於(yu) 低噪聲高頻放大器及高頻振蕩器中(其工作頻率可達毫米波段),也可以被應用於(yu) 高速開關(guan) 電路中。
14、快速關(guan) 斷(階躍恢複)二極管 (Step Recovary Diode)
它也是一種具有PN結的二極管。其結構上的特點是:在PN結邊界處具有陡峭的雜質分布區,從(cong) 而形成“自助電場”。由於(yu) PN結在正向偏壓下,以少數載流子導電,並在PN結附近具有電荷存貯效應,使其反向電流需要經曆一個(ge) “存貯時間”後才能降至最小值(反向飽和電流值)。階躍恢複二極管的“自助電場”縮短了存貯時間,使反向電流快速截止,並產(chan) 生豐(feng) 富的諧波分量。利用這些諧波分量可設計出梳狀頻譜發生電路。快速關(guan) 斷(階躍恢複)二極管用於(yu) 脈衝(chong) 和高次諧波電路中。
15、肖特基二極管 (Schottky Barrier Diode)
它是具有肖特基特性的“金屬半導體(ti) 結”的二極管。其正向起始電壓較低。其金屬層除材料外,還可以采用金、鉬、鎳、鈦等材料。其半導體(ti) 材料采用矽或砷化镓,多為(wei) N型半導體(ti) 。這種器件是由多數載流子導電的,所以,其反向飽和電流較以少數載流子導電的PN結大得多。由於(yu) 肖特基二極管中少數載流子的存貯效應甚微,所以其頻率響僅(jin) 為(wei) RC時間常數限製,因而,它是高頻和快速開關(guan) 的理想器件。其工作頻率可達100GHz。並且,MIS(金屬-絕緣體(ti) -半導體(ti) )肖特基二極管可以用來製作太陽能電池或發光二極管。
16、阻尼二極管
具有較高的反向工作電壓和峰值電流,正向壓降小,高頻高壓整流二極管,用在電視機行掃描電路作阻尼和升壓整流用。
17、瞬變電壓抑製二極管
TVP管,對電路進行快速過壓保護,分雙極型和單極型兩(liang) 種,按峰值功率(500W-5000W)和電壓(8.2V~200V)分類。
18、雙基極二極管(單結晶體(ti) 管)
兩(liang) 個(ge) 基極,一個(ge) 發射極的三端負阻器件,用於(yu) 張馳振蕩電路,定時電壓讀出電路中,它具有頻率易調、溫度穩定性好等優(you) 點。
19、發光二極管
用磷化镓、磷砷化镓材料製成,體(ti) 積小,正向驅動發光。工作電壓低,工作電流小,發光均勻、壽命長、可發紅、黃、綠單色光。
三、根據特性分類
點接觸型二極管,按正向和反向特性分類如下。
1、一般用點接觸型二極管
這種二極管正如標題所說的那樣,通常被使用於(yu) 檢波和整流電路中,是正向和反向特性既不特別好,也不特別壞的中間產(chan) 品。如:SD34、SD46、1N34A等等屬於(yu) 這一類。
2、高反向耐壓點接觸型二極管
是最大峰值反向電壓和最大直流反向電壓很高的產(chan) 品。使用於(yu) 高壓電路的檢波和整流。這種型號的二極管一般正向特性不太好或一般。在點接觸型鍺二極管中,有SD38、1N38A、OA81等等。這種鍺材料二極管,其耐壓受到限製。要求更高時有矽合金和擴散型。
3、高反向電阻點接觸型二極管
正向電壓特性和一般用二極管相同。雖然其反方向耐壓也是特別地高,但反向電流小,因此其特長是反向電阻高。使用於(yu) 高輸入電阻的電路和高阻負荷電阻的電路中,就鍺材料高反向電阻型二極管而言,SD54、1N54A等等屬於(yu) 這類二極管。
4、高傳(chuan) 導點接觸型二極管
它與(yu) 高反向電阻型相反。其反向特性盡管很差,但使正向電阻變得足夠小。對高傳(chuan) 導點接觸型二極管而言,有SD56、1N56A等等。對高傳(chuan) 導鍵型二極管而言,能夠得到更優(you) 良的特性。這類二極管,在負荷電阻特別低的情況下,整流效率較高。