什么是信号二极管：工作原理及其应用
二极管经常被用作简单的整流器、打开或闭合电路的开关以及信号合成中的混频器。当在混频器中使用二极管来检测信号时，称为信号二极管。目前，这些二极管。。。
二极管经常被用作简单的整流器、打开或闭合电路的开关以及信号合成中的混频器。当在混频器中使用二极管来检测信号时，称为信号二极管。目前，这些二极管被用于电气和电子电路中，以形成一种由半导体晶体设计的小型元件。因此，本文提供了有关信号二极管以及它与应用程序的配合。
什么是信号二极管？
信号二极管的定义是：它是一种非线性半导体器件，用于电视、无线电和数字逻辑电路等涉及高频或小电流的场合。术语“信号二极管”经常被用来指代“小信号二极管”。目前，这些二极管被用作由半导体晶体制成的电子电路中的小元件。
信号二极管的功能是处理电路内的电信号，因此它们只需要通过高达100mA的小电流。信号二极管符号如上图所示。通常，这些二极管包括两个端子——阳极和阴极，其中该二极管的阴极端子用黑色标记，以识别二极管并将其正确放置在电路中。
信号二极管的结构和工作
信号二极管的结构类似于梅萨二极管，因为在梅萨二极管中，PN块的元件可以被蚀刻掉，从而使其具有高顶部平台结构。该二极管包括两层P型和N型。N型层被分为两个区域，如N-和N+，其中一个区域（N-）靠近轻掺杂的p型材料，另一层靠近重掺杂的阴极接触。
整个结构通过氧化硅绝缘层或玻璃层进行保护，以保护二极管不被氧化。因此，Mess二极管的结构将使二极管更加一致，从而使其参数具有更好的可预测性。
一旦正电源被施加到二极管的阳极并且负电源被施加至二极管的阴极，则二极管传导电流。如果电压是在相反的方向上施加的，那么二极管会阻挡任何电流。理想情况下，该二极管必须完全阻断负信号。
信号二极管的类型
有两种类型的信号二极管，包括以下几种。
锗信号二极管
锗信号二极管具有非常少量的反向偏置电阻值，这导致PN结两端在0.2V到0.3V范围内的低正向电压降，但它对小PN结区域具有高正向偏置电阻值。
硅信号二极管
硅信号二极管具有高的反向偏置电阻值，这导致PN结上约0.6至0.7V的正向电压降。这些二极管具有相当低的正向偏置电阻值，这导致更高的正向电流和反向偏置电压值。
一些信号二极管示例参数如下所示。
| 二极管名称 | 最大正向电流（mA） | 最大正向电压降（伏特） | 峰值反向电压（V） |
| OA70型 |
50 | 1.5 | 22.5 |
| OA72型 |
10 | – | 45 |
| OA73型 | 8. | – | 20 |
| OA79型 | 10 | 2.2 | 40 |
| OA81型 |
50 | 1. | 115 |
| OA85型 |
30 | 1. | 110 |
| 第34页 | 400 |
2. | 40 |
| 4148年 |
200 | 1. | 75 |
| 4151年 | 300 | 1. | 50 |
规格
这个信号二极管规格包括以下内容。
最大正向电流
最大正向电流是，一旦PN结二极管以正向偏置连接，整个PN结二极管的电流将呈指数级增加，因此二极管将以热的形式耗散能量。当更多的正向电流供应到整个二极管时，就会在其结上产生大量的热量。因此，二极管可能会损坏，因为理想的PN结二极管可以承受高达10mA的电流。这就是为什么这些二极管具有高达100毫安的最大正向电流额定值。
最大反向电压
最大反向工作电压施加到该二极管上，没有反向击穿和损坏。与雪崩击穿电压相比，该电压较小，范围从几伏到1000伏。当二极管必须应用于交流应用时，PIV额定值是一个需要考虑的重要因素。
总功耗
信号二极管在正向偏置内可以耗散的最大功率称为总功率耗散。我们已经讨论过这些二极管以热的形式在结上耗散功率。
对于正向电压内的微小变化，电流在整个二极管中呈指数级增加。功率耗散可以通过整个二极管的电流和正向电压的乘积得出。因此，该二极管在25摄氏度时的整体功耗在500毫瓦范围内。
二极管电容
二极管的结电容被称为二极管电容，它是为通常在pF范围内的特定频率提供的。
反向恢复时间
反向恢复时间是开关应用中二极管选择的一个重要因素。信号二极管的反向恢复时间为150–200纳秒。
正向恢复电压
正向恢复电压是信号二极管切换回正向电流电平所需的电压。因此，这个参数对于高速开关应用非常有用。通常，与二极管的正向电压相比，它更高。对于Si二极管，正向电压通常在0.6V到1V的范围内，而对于Ge二极管，其范围在0.2到0.5V。
最高工作温度
最高工作温度是结温度，它与二极管的功率耗散有关。结温度主要取决于环境温度和正向电流。这两个因素将提高二极管的工作温度和二极管的结温。信号二极管的最高工作温度为25℃或70℃。
峰值反向电压（PIV）
该参数可以定义为可以在相反方向上给予信号二极管的最高电压量。因此，与电压相比，该PIV不应增加，因为大于该PIV的电压可能导致器件击穿。这种二极管的典型PIV主要在几伏到1000伏的范围内。
信号二极管特性
下面解释具有偏置条件的信号二极管的典型VI特性。
一般来说，信号可以处理高电压和高电流。在锗二极管的PN结处，势垒电压的典型值范围为0.2V至0.3V。对于硅二极管，其范围为0.6V至0.7V。这些二极管允许的最大电流高达100毫安。
正向偏置区域
在该区域中，信号二极管在施加固定范围的电压之前不导通。这里，电压范围允许基于该特定PN结的势垒电压的电流流动。当施加的电压电平越过势垒电压时，二极管的PN结将允许电流流过。因此，电压和电流之间的主要关系是非线性或指数关系，如上图所示。在正向偏置区域中，当电压增加很少时，电流将迅速增加。
反向偏置区域
如果信号二极管以反向偏置方式连接，那么由于少数电荷载流子穿过耗尽层并远离耗尽层，将存在少量电流，这被称为漏电流或反向饱和电流。
如果施加的反向偏置电压极高，那么少数电荷载流子将获得足够的能量来碰撞和分裂共价键，从而产生电子-空穴对。所以这种现象被称为击穿。
在信号二极管的击穿状态可以被称为峰值反向电压或峰值反向电压之前，最高反向电压被给予信号二极管。
细分区域
信号二极管在反向偏置条件下限制电流，直到达到固定的电压范围，即击穿电压。流动的电流类似于正向偏置电流，只是方向相反，现象不同。在击穿区域，如果二极管的功耗额定值没有受到影响，则信号二极管不会被击穿。因此，在二极管中始终包含一个串联电阻器是一种很好的做法。
信号二极管阵列
信号二极管阵列的主要目的是调节施加到印刷电路板上的电路的电压。如果施加的电压增加了最大电压的额定值，那么所提供的多余能量将像热量一样进入，这可能会损害设备。
为了保护PCB板免受多余电压的影响，信号二极管阵列通过以不同的配置（如串联或并联）连接来使用，以在极限内提供稳定的已知电压。
一旦这些二极管串联，那么二极管阵列内这些二极管所需的最高电流是相似的&二极管阵列内的最高电压降将是二极管阵列内所有正向电压降的量。
在信号二极管的串联配置中，输出电压将是稳定的，尽管所连接的负载中的电流流动发生变化，否则所施加的输入电压也会发生变化。因此，可以通过信号二极管的串联布置来提供恒定电压供应。
在串联布置中，从所施加的输入电压中减去串联组合中每个二极管的每个二极管的单个正向电压降，以在电路末端留下负载连接电阻器两端的电压的固定总和。这主要是因为除了RL或负载电阻之外，每个二极管的导通电阻。
通过在串联布置中包括多个二极管，将发生电压内的大量退化。此外，以串联布置、通过RL并联连接的二极管的性能类似于电压调节器电路。
信号二极管与整流二极管
信号二极管和整流二极管之间的区别包括以下几点。
| 信号二极管 | 整流二极管 |
| 信号二极管用于电路的较低电压或较低电流通道中。 | 整流二极管用于电源。 |
| 这些二极管可以处理较少的正向电流。 | 这些二极管可以处理更多的正向电流。 |
| 这些二极管可以用Ge、Si和GaAs等半导体材料设计。 | 这些二极管是由硅材料制成的。 |
信号二极管与功率二极管
信号二极管和功率二极管之间的区别包括以下几点。
| 信号二极管 | 功率二极管 |
| 在这些二极管中，P和N侧的掺杂水平相似，所以我们可以得到PN结。
|
在这些二极管中，结可以形成在轻掺杂的N层和重掺杂的P+层之间，后者外延生长在重掺杂的N+层上。 |
| 这些二极管以更高的开关速度工作。 | 这些二极管以高速工作。 |
| 漂移区不存在于信号二极管中。 | 漂移区存在于功率二极管中。 |
| 电流、电压和功率额定值较低。 | 额定电流、电压和功率更高。 |
| 这些是低功率二极管。 | 这些是高功率二极管。 |
| 额定功率从兆瓦到瓦特不等。 | 额定功率从瓦特到千瓦不等。 |
| 额定电流范围从uA到mA。 | 额定电流范围从A到kA。 |
| 额定电压单位为伏特。 | 额定电压单位为kV。 |
| 这些是低功率二极管。 | 这些是高功率二极管。 |
信号二极管与小信号二极管
这个信号二极管和小信号二极管之间的差异包括以下内容。
| 信号二极管 | 小信号二极管 |
| 信号二极管的结构类似于Mesa二极管。 | 小信号二极管的结构类似于PN结二极管。 |
| 它对高压信号起作用。 | 它对低电压信号起作用。 |
| 与小信号二极管相比，其结面积较高。
|
它的结面积很小，所以它存储的电荷较少，电容也较低。
|
| 信号二极管用于操作小电流和高频信号。 | 这些二极管的工作原理与信号二极管相同。 |
| 这些二极管经常用于电视、无线电、开关电路和通信应用。 | 这些二极管适用于参数放大器、高速开关和通用二极管应用. |
优点和缺点
这个信号diod的优点e包括以下内容。
- 用于高频应用的小信号二极管性能非常有效。
- 通常，这些二极管具有较小的功耗和较小的载流容量，其范围从150mA到500mW。
- 这些二极管具有快速恢复时间。
- 这些二极管的尺寸很小。
- 通过非常高速的信号，这些都是高效和快速的。
这个信号二极管的缺点包括以下内容。
- 这些二极管不能承受极高的反向电压。
- 这个二极管具有反向饱和电流。
- 在高频下，噪声水平很高。
- 一旦电流增加，热量就会增加，这可能会损坏二极管。
应用
这个信号diod的应用e包括以下内容。
- 这些二极管用于限流器、整流器内的开关、电压缓冲器或波形整形电路。
- 这些常用于无线电、电视和数字逻辑电路等的电子电路中。
- 这些二极管被用于各种信号处理应用中。
- 这些用于数字设备中的时钟功能，还避免了反向信号对微控制器的伤害。
- 这些用于削波和开关应用，其中小持续时间脉冲信号通常被削波。
因此，这一切都是关于信号二极管及其应用的概述。这些二极管通常用于高频和低功率电路，如数字逻辑、整流和续流等。这里有一个问题要问你，什么是续流二极管？