基础电子学 - 特殊用途二极管

有些二极管是专门为某些特殊用途而设计的。这类二极管有很多，如瞬态电压抑制二极管、掺金二极管、超级势垒二极管、点接触二极管、珀尔帖二极管等。但除此之外，还有一些应用广泛的著名二极管。让我们来了解一下它们。

变容二极管

结型二极管两侧有两个电位，耗尽区可以充当电介质。因此存在电容。变容二极管是一种特殊情况的二极管，它在反向偏置下工作，其中结电容是变化的。

变容二极管也称为Vari Cap或Volt Cap。下图显示了反向偏置连接的变容二极管。

如果施加的反向电压增加，则介电区域的宽度增加，从而减小结电容。当反向电压降低时，介电体的宽度减小，从而增加电容。如果该反向电压完全为零，则电容将处于其最大值。

下图显示了用于变容二极管的各种符号，代表其功能。

虽然所有二极管都具有这种结电容，但变容二极管主要是利用这种效应制造的，并增加这种结电容的变化。

变容二极管的应用

这种二极管有许多应用，例如−

• 用作电压可变电容器。
• 用于可变 LC 谐振电路。
• 用作自动频率控制。
• 用作频率调制器。
• 用作 RF 移相器。
• 用作本振电路中的倍频器。

隧道二极管

如果正常 PN 结的杂质浓度大大增加，就会形成此 隧道二极管。它也以其发明者的名字 Esaki 二极管 而为人所知。

当二极管中的杂质浓度增加时，耗尽区的宽度会减小，从而向电荷载流子施加一些额外的力以穿过结。当浓度进一步增加时，由于耗尽区宽度减小，电荷载流子能量增加，它们会穿透势垒，而不是越过势垒。这种穿透可以理解为隧道效应，因此得名隧道二极管。

隧道二极管是低功率器件，应小心处理，因为它们很容易受到热量和静电的影响。隧道二极管具有特定的 V-I 特性，这可以解释它们的工作原理。让我们看看下面的图表。

假设二极管处于正向偏置状态。随着正向电压的增加，电流迅速增加，直到达到峰值点，称为峰值电流，用I_P表示。此时的电压称为峰值电压，用V_P表示。此点在上图中用 A 表示。

如果电压进一步增加超过 V_P，则电流开始减小。电流会一直减小，直到达到一个点，称为 谷值电流，用 I_V 表示。此点的电压称为 谷值电压，用 V_V 表示。此点在上图中用 B 表示。

如果电压进一步增加，电流会像普通二极管一样增加。对于较大的正向电压值，电流会进一步增加。

如果我们认为二极管处于 反向偏置状态，那么当反向电压增加时，二极管将充当优良的导体。此处的二极管充当负阻区域。

隧道二极管的应用

隧道二极管有许多应用，例如 −

• 用作高速开关设备
• 用作存储器存储设备
• 用于微波振荡器
• 用于张弛振荡器

肖特基二极管

这是一种特殊类型的二极管，其中 PN 结被金属半导体结取代。普通 PN 结二极管中的 P 型半导体被金属取代，N 型材料与金属连接。这种组合之间没有耗尽区。下图显示了肖特基二极管及其符号。

此肖特基二极管中使用的金属可能是金、银、铂或钨等。此外，对于硅以外的半导体材料，最常使用的还是砷化镓。

操作

当没有施加电压或电路无偏置时，N 型材料中的电子的能级低于金属中的电子。如果二极管正向偏置，这些 N 型电子将获得一些能量并以更高的能量移动。因此，这些电子被称为热载流子。

下图显示了连接在电路中的肖特基二极管。

优点

肖特基二极管有很多优点，例如 −

• 它是一种单极器件，因此不会形成反向电流。
• 其正向电阻很低。
• 电压降非常低。
• 使用肖特基二极管进行整流既快速又简单。
• 不存在耗尽区，因此没有结电容。因此，二极管可以快速进入关断位置。

应用

肖特基二极管有很多应用，例如 −

• 用作检波二极管
• 用作电源整流器
• 用于射频混频器电路
• 用于电源电路
• 用作钳位二极管