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  • 发光二极管是一种直接能把电能转变为光能的半导体器件。
  • LED发光二极管原理图封装库(AD库),共19个,基本包含了所有原理图封装,是Altium Designer的SCH封装库,.SchLib格式的,非常实用,文件98K
  • 文章为大家介绍了如何分析发光二极管的工作原理。  基本上,发光二极管只是一个微小的电灯泡。但不像常见的白炽灯泡,发光二极管没有灯丝,而且又不会特别热。它单单是由半导体材料里的电子移动而使它发光。 ...
  • 这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管,通称LED。当它处于正向工作状态时(即两端加上正向电压),电流从LED阳极流向阴极时,半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线,光的强弱与电流有关。 ...
  • 常用LED发光二极管PCB封装库(AD库,封装带3D视图),包含常用的0603,0805,1206,常用插件LED等,基本包含了所有的LED封装。是Altium Designer的PCB封装库,.PcbLib格式的,带3D视图,非常实用,文件4.92M
  • LED芯片发光基本原理

    2021-01-19 20:21:01
     发光二极管的电流一旦由P侧流入N侧时,P侧电极级注入电洞,N侧电极即注入电子,电洞在P层移动(扩散),电子在N层移动(扩散),达到P-N接合.若电洞与电子的能量达到某定值(Diffusion电压,Vd)以上,则电洞即跨越P-N接合进入N...
  • 加大反向偏压会产生“雪崩”(即光电流成倍地激增)的现象,因此这种二极管被称为“雪崩光电二极管”。 主要特性 ①雪崩增益系数M(也叫倍增因子),对突变结式中V为反向偏压,VB为体雪崩击穿电压;n与材料、...
  • 二极管整流桥原理图封装库(AD库),包含各类二极管,整流桥,发光二极管,肖特基二极管TVS等,共43个封装,基本包含了所有原理图封装,是Altium Designer的SCH封装库,.SchLib格式的,非常实用,文件176K
  • 共振腔发光二极管(RCLED)是一种新型发光二极管(LED) 结构, 同时具备了传统LED和垂直腔面激光器(VCSEL)两者的优点, 具有良好的应用价值和广阔的市场前景。介绍了RCLED的基本原理和结构, 以及器件结构的设计要点, 指出...
  •  发光二极管的电流一旦由P侧流入N侧时,P侧电极级注入电洞,N侧电极即注入电子,电洞在P层移动(扩散),电子在N层移动(扩散),达到P-N接合.若电洞与电子的能量达到某定值(Diffusion电压,Vd)以上,则电洞即跨越P-N接合进入N...
  • 发光二极管

    2021-04-23 10:28:58
    发光二极管型号有哪些? 通俗单色发光二极管 通俗单色发光二极管具有体积孝工作电压低、工作电流孝发光均匀不变、响应速度快、寿命长等优点,可用各种直流、交流、脉冲等电源驱动点亮。它属于电流控制型半导体器件,...

    发光二极管型号有哪些?

    通俗单色发光二极管
    通俗单色发光二极管具有体积孝工作电压低、工作电流孝发光均匀不变、响应速度快、寿命长等优点,可用各种直流、交流、脉冲等电源驱动点亮。它属于电流控制型半导体器件,应用时需串接合适的限流电阻。常用的国产通俗单色发光二极管有BT(厂标型号)系列、FG(部标型号)系列和2EF系列。常用的进口通俗单色发光二极管有SLR系列和SLC系列等。

    高亮度发光二极管
    高亮度单色发光二极管和超高亮度单色发光二极管应用的半导体材料与通俗单色发光二极管不同,所以发光的强度也不同。平日,高亮度单色发光二极管应用砷铝化镓(GaAlAs)等材料,超高亮度单色发光二极管应用磷铟砷化镓(GaAsInP)等材料,而通俗单色发光二极管应用磷化镓(GaP)或磷砷化镓(GaAsP)等材料。

    变色发光二极管
    变色发光二极管是能变换发光色彩的发光二极管。变色发光二极管发光色彩种类可分为双色发光二极管、三色发光二极管和多色(有红、蓝、绿、白四种色彩)发光二极管。变色发光二极管按引脚数量可分为二端变色发光二极管、三端变色发光二极管、四端变色发光二极管和六端变色发光二极管。常用的双色发光二极管有2EF系列和TB系列,常用的三色发光二极管有2EF302、2EF312、2EF322等型号。

    电压控制型发光二极管
    通俗发光二极管属于电流控制型器件,在应用时需串接恰当阻值的限流电阻。电压控制型发光二极管(BTV)是将发光二极管和限流电阻集成制造为一体,应用时可直接并接在电源两端。

    红外发光二极管
    红外发光二极管也称红外线发射二极管,它是可以将电能直接转换成红外光(不成见光)并能辐射出往的发光器件,重要应用于各种光控及远控发射电路中。红外发光二极管的结构、道理与通俗发光二极管邻近,只是应用的半导体材料不同。红外发光二极管平日应用砷化镓(GaAs)、砷铝化镓(GaAlAs)等材料,采用全透明或浅蓝色、玄色的树脂封装。
    常用的红外发光二极管有SIR系列、SIM系列、PLT系列、GL系列、HIR系列和HG系列等。

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    二极管(Diode)

    算是半导体家族中的分立元器件中最简单的一类,其最明显的性质就是它的单向导电特性,就是说电流只能从一边过去,却不能从另一边过来(从正极流向负极)。本文从二极管的分类、命名方法,到常用二极管的特点及选用。也是模拟电路基础的,第一课内容。

    一、基础知识
    1、二极管的分类

    二极管的种类有很多,按照所用的半导体材料,可分为锗二极管(Ge管)和硅二极管(Si管);按照管芯结构,又可分为点接触型二极管、面接触型二极管及平面型二极管。

    根据二极管的不同用途,可分为检波二极管、整流二极管、稳压二极管、开关二极管、肖特基二极管、发光二极管等。

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    2、二极管的型号命名方法

    (1)按照国产半导体器件型号命名方法:二极管的型号命名由五个部分组成:主称、材料与极性、类别、序号和规格号(同一类产品的档次)。

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    (2)日本半导体器件命名型号由以下5部分组成:

    第一部分:用数字表示半导体器件有效数目和类型;“1”表示二极管,“2”表示三极管。

    第二部分:用“S”表示已在日本电子工业协会登记的半导体器件;

    第三部分:用字母表示该器件使用材料、极性和类型;

    第四部分:表示该器件在日本电子工业协会的登记号;

    第五部分:表示同一型号的改进型产品。

    3、几种常见二极管特点

    (1)整流二极管

    将交流电源整流成为直流电流的二极管叫作整流二极管,因结电容大,故工作频率低。

    通常,IF 在 1 安以上的二极管采用金属壳封装,以利于散热;IF 在 1 安以下的采用全塑料封装。

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    (2)开关二极管

    在脉冲数字电路中,用于接通和关断电路的二极管叫开关二极管,其特点是反向恢复时间短,能满足高频和超高频应用的需要。

    开关二极管有接触型,平面型和扩散台面型几种,一般 IF<500 毫安的硅开关二极管,多采用全密封环氧树脂,陶瓷片状封装。

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    (3)稳压二极管

    稳压二极管是由硅材料制成的面结合型晶体二极管,因为它能在电路中起稳压作用,故称为稳压二极管。

    它是利用 PN 结反向击穿时的电压基本上不随电流的变化而变化的特点,来达到稳压的目的。

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    (4)变容二极管

    变容二极管是利用 PN 结的电容随外加偏压而变化这一特性制成的非线性电容元件,被广泛地用于参量放大器,电子调谐及倍频器等微波电路中。

    变容二极管主要是通过结构设计及工艺等一系列途径来突出电容与电压的非线性关系,并提高 Q 值以适合应用。
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    (5)TVS二极管

    TVS二极管(Transient Voltage Suppresser 瞬态电压抑制器)是和被保护电路并联的,当瞬态电压超过电路的正常工作电压时,二极管发生雪崩,为瞬态电流提供通路,使内部电路免遭超额电压的击穿或超额电流的过热烧毁。

    由于 TVS 二极管的结面积较大,使得它具有泄放瞬态大电流的优点,具有理想的保护作用。

    二、二极管的参数选择
    (1)额定正向工作电流

    额定正向工作电流指二极管长期连续工作时允许通过的最大正向电流值。

    (2)最大浪涌电流

    最大浪涌电流,是允许流过的过量正向电流,它不是正常电流,而是瞬间电流。其值通常是额定正向工作电流的20倍左右。

    (3)最高反向工作电压

    加在二极管两端的反向工作电压高到一定值时,管子将会击穿,失去单向导电能力。为了保证使用安全,规定了最高反向工作电值。例如,lN4001二极管反向耐压为50V,lN4007的反向耐压为1000V。

    (4)反向电流

    反向电流是指二极管在规定的温度和最高反向电压作用下,流过二极管的反向电流。反向电流越小,管子的单方向导电性能越好。

    反向电流与温度密切相关,大约温度每升高10℃,反向电流增大一倍。

    硅二极管比锗二极管在高温下具有较好的稳定性。

    (5)反向恢复时间

    从正向电压变成反向电压时,电流一般不能瞬时截止,要延迟一点点时间,这个时间就是反向恢复时间。它直接影响二极管的开关速度。

    (6)最大功率

    最大功率就是加在二极管两端的电压乘以流过的电流。这个极限参数对稳压二极管等显得特别。

    (7)频率特性

    由于结电容的存在,当频率高到某一程度时,容抗小到使 PN 结短路。导致二极管失去单向导电性,不能工作,PN 结面积越大,结电容也越大,越不能在高频情况下工作。

    2、不同二极管的选用

    (1)检波二极管

    检波二极管一般可选用点接触型锗二极管,选用时,应根据电路的具体要求来选择工作频率高、反向电流小、正向电流足够大的检波二极管。

    (2)整流二极管

    整流二极管一般为平面型硅二极管,用于各种电源整流电路中。选用整流二极管时,主要应考虑其最大整流电流、最大反向工作电流、截止频率及反向恢复时间等参数。普通串联稳压电源电路中使用的整流二极管,对截止频率的反向恢复时间要求不高,只要根据电路的要求选择最大整流电流和最大反向工作电流符合要求的整流二极管即可。

    (3)稳压二极管

    稳压二极管一般用在稳压电源中作为基准电压源或用在过电压保护电路中作为保护二极管。选用的稳压二极管,应满足应用电路中主要参数的要求。稳压二极管的稳定电压值应与应用电路的基准电压值相同,稳压二极管的最大稳定电流应高于应用电路的最大负载电流50%左右。

    (4)开关二极管

    开关二极管主要应用于收录机、电视机、影碟机等家用电器及电子设备有开关电路、检波电路、高频脉冲整流电路等。

    中速开关电路和检波电路,可以选用2AK系列普通开关二极管。高速开关电路可以选用RLS系列、1SS系列、1N系列、2CK系列的高速开关二极管。

    要根据应用电路的主要参数(如正向电流、最高反向电压、反向恢复时间等)来选择开关二极管的具体型号。

    (5)变容二极管

    选用变容二极管时,应着重考虑其工作频率、最高反向工作电压、最大正向电流和零偏压结电容等参数是否符合应用电路的要求,应选用结电容变化大、高Q值、反向漏电流小的变容二极管。

    3、TVS二极管选型
    (1)最小击穿电压VBR和击穿电流I R 。 VBR是TVS最小的击穿电压,在25℃时,低于这个电压TVS是不会产生雪崩的。当TVS流过规定的1mA电流(IR )时,加于TVS两极的电压为其最小击穿电压V BR 。按TVS的VBR与标准值的离散程度,可把VBR分为5%和10%两种。对于5%的VBR来说,VWM =0.85VBR;对于10%的VBR来说,V WM =0.81VBR。为了满足IEC61000-4-2国际标准,TVS二极管必须达到可以处理最小8kV(接触)和15kV(空气)的ESD冲击,部份半导体厂商在自己的产品上使用了更高的抗冲击标准。对于某些有特殊要求的可携设备应用,设计者可以依需要挑选元件。

    (2)最大反向漏电流ID和额定反向切断电压VWM。 VWM是二极管在正常状态时可承受的电压,此电压应大于或等于被保护电路的正常工作电压,否则二极管会不断截止回路电压;但它又需要尽量与被保护回路的正常工作电压接近,这样才不会在TVS工作以前使整个回路面对过压威胁。当这个额定反向切断电压VWM加于TVS的两极间时它处于反向切断状态,流过它的电流应小于或等于其最大反向漏电流ID。

    (3)最大钳位电压VC和最大峰值脉冲电流I PP 。当持续时间为20ms的脉冲峰值电流IPP流过TVS时,在其两端出现的最大峰值电压为VC。 V C 、IPP反映了TVS的突波抑制能力。 VC与VBR之比称为钳位因子,一般在1.2~1.4之间。 VC是二极管在截止状态提供的电压,也就是在ESD冲击状态时通过TVS的电压,它不能大于被保护回路的可承受极限电压,否则元件面临被损伤的危险。

    (4)Pppm额定脉冲功率,这是基于最大截止电压和此时的峰值脉冲电流。对于手持设备,一般来说500W的TVS就足够了。最大峰值脉冲功耗PM是TVS能承受的最大峰值脉冲功耗值。在特定的最大钳位电压下,功耗PM越大,其突波电流的承受能力越大。在特定的功耗PM下,钳位电压VC越低,其突波电流的承受能力越大。另外,峰值脉冲功耗还与脉冲波形、持续时间和环境温度有关。而且,TVS所能承受的瞬态脉冲是不重覆的,元件规定的脉冲重覆频率(持续时间与间歇时间之比)为0.01%。如果电路内出现重覆性脉冲,应考虑脉冲功率的累积,有可能损坏TVS。

    (5)电容器量C。电容器量C是由TVS雪崩结截面决定的,是在特定的1MHz频率下测得的。C的大小与TVS管的电流承受能力成正比,C太大将使讯号衰减。因此,C是数据介面电路选用TVS的重要参数。电容器对于数据/讯号频率越高的回路,二极管的电容器对电路的干扰越大,形成噪音或衰减讯号强度,因此需要根据回路的特性来决定所选元件的电容器范围。高频回路一般选择电容器应尽量小(如SAC(500W,50pF,±10%)、LCE(1.5KW,100pF)、低电容器TVS),而对电容器要求不高的回路电容器选择可高于40pF。

    4、肖特基二极管与普通二极管的区别
    硅管的初始导通压降是0.5V左右,正常导通压降是0.7V左右,在接近极限电流情况下导通压降是1V左右;锗管的初始导通压降是0.2V左右,正常导通压降是0.3V左右,在接近极限电流情况下导通压降是0.4V左右,肖特基二极管的初始导通压降是0.4V左右,正常导通压降是0.5V左右,在接近极限电流情况下导通压降是0.8V左右。

    两种二极管都是单向导电,可用于整流场合。区别是普通硅二极管的耐压可以做得较高,但是它的恢复速度低,只能用在低频的整流上,如果是高频的就会因为无法快速恢复而发生反向漏电,最后导致管子严重发热烧毁;肖特基二极管的耐压能常较低,但是它的恢复速度快,可以用在高频场合,故开关电源采用此种二极管作为整流输出用,尽管如此,开关电源上的整流管温度还是很高的。

    快恢复二极管是指反向恢复时间很短的二极管(5us以下),工艺上多采用掺金措施,结构上有采用PN结型结构,有的采用改进的PIN结构。其正向压降高于普通二极管(1-2V),反向耐压多在1200V以下。从性能上可分为快恢复和超快恢复两个等级。前者反向恢复时间为数百纳秒或更长,后者则在100纳秒以下。 肖特基二极管是以金属和半导体接触形成的势垒为基础的二极管,简称肖特基二极管(Schottky Barrier Diode),具有正向压降低(0.4–0.5V)、反向恢复时间很短(10-40纳秒),而且反向漏电流较大,耐压低,一般低于150V,多用于低电压场合。 这两种管子通常用于开关电源。 肖特基二极管和快恢复二极管区别:前者的恢复时间比后者小一百倍左右,前者的反向恢复时间大约为几纳秒~! 前者的优点还有低功耗,大电流,超高速!电气特性当然都是二极管阿!快恢复二极管在制造工艺上采用掺金,单纯的扩散等工艺,可获得较高的开关速度,同时也能得到较高的耐压.目前快恢复二极管主要应用在逆变电源中做整流元件。

    4、肖特基二极管与快恢复二极管的区别

    肖特基二极管:

    反向耐压值较低(一般小于150V),通态压降0.3-0.6V,小于10nS的反向恢复时间。它是有肖特基特性的“金属半导体结”的二极管。其正向起始电压较低。

    其金属层除材料外,还可以采用金、钼、镍、钛等材料。其半导体材料采用硅或砷化镓,多为N型半导体。这种器件是由多数载流子导电的,所以,其反向饱和电流较以少数载流子导电的

    PN结大得多。由于肖特基二极管中少数载流子的存贮效应甚微,所以其频率响仅为RC时间常数限制,因而,它是高频和快速开关的理想器件。其工作频率可达100GHz。并且,MIS(金属-绝缘体-半导体)肖特基二极管可以用来制作太阳能电池或发光二极管。

    快恢复二极管:有0.8-1.1V的正向导通压降,35-85nS的反向恢复时间,在导通和截止之间迅速转换,提高了器件的使用频率并改善了波形。快恢复二极管在制造工艺上采用掺金,单纯的

    扩散等工艺,可获得较高的开关速度,同时也能得到较高的耐压.

    目前快恢复二极管主要应用在逆变电源中做整流元件.

    快恢复二极管FRD(Fast Recovery Diode)是近年来问世的新型半导体器件,具有开关特性好,反向恢复时间短、正向电流大、体积小、安装简便等优点。超快恢复二极管SRD(Superfast Recovery Diode),则是在快恢复二极管基础上发展而成的,其反向恢复时间trr值已接近于肖特基二极管的指标。它们可广泛用于开关电源、脉宽调制器(PWM)、不间断电源(UPS)、交流电动机变频调速(VVVF)、高频加热等装置中,作高频、大电流的续流二极管或整流管,是极有发展前途的电力、电子半导体器件。

    肖特基二极管:反向耐压值较低(一般小于 150V),通态压降 0.3-0.6V,小于 10nS 的反向恢复 时间。它是有肖特基特性的“金属半导体结”的二极管。其正向起始电压较低。其金属层除材料外, 还可以采用金、钼、镍、钛等材料。其半导体材料采用硅或砷化镓,多为 N 型半导体。这种器件是由多数载流子导电的,所以,其反向饱和电流较以少数载流子导电的 PN 结大得多。由于肖特基二极管中少数载流子的存贮效应甚微,所以其频率响仅为 RC 时间常数限制,因而,它是高频和快速开关的理想器件。其工作频率可达 100GHz。并且,MIS(金属-绝缘体-半导体)肖特基二极管可以用来制作太阳能电池或发光二极管。

    快恢复二极管:有 0.8-1.1V 的正向导通压降,35-85nS 的反向恢复时间,在导通和截止之间 迅速转换,提高了器件的使用频率并改善了波形。快恢复二极管在制造工艺上采用掺金,单纯的 扩散等工艺,可获得较高的开关速度,同时也能得到较高的耐压.目前快恢复二极管主要应用在逆 变电源中做整流元件.快恢复二极管 FRD(Fast Recovery Diode)是近年来问世的新型半导体器件,具有开关特性 好,反向恢复时间短、正向电流大、体积小、安装简便等优点。超快恢复二极管 SRD(Superfast Recovery Diode),则是在快恢复二极管基础上发展而成的,其反向恢复时间 trr 值已接近于肖特 基二极管的指标。它们可广泛用于开关电源、脉宽调制器(PWM)、不间断电源(UPS)、交流 电动机变频调速(VVVF)、高频加热等装置中,作高频、大电流的续流二极管或整流管,是极 有发展前途的电力、电子半导体器件。

    5、TVS二极管与ESD防护二极管的区别
    TVS瞬态电压抑制这里不论TV是如何产生的,比如直接或者间接的雷击,静电放电,大容量的负载投切等因素导致的浪涌.电压从几伏到几十千伏甚至更高.ESD静电放电保护其中主要应用是HBM 和 MM,简单说,就是人或者设备对器件放电(静电),但是器件不能损坏.

    典型的HBM CLASS 1C模型规定一个充电1000V-2000V的100pF的电容通过一个1500欧姆的电阻对器件放电. MM模型要比人体模型能量大一些.电容是200pF,电压大概在200-400之间,不过没有串联电阻了. 典型的人体模型放电,峰值电流小于0.75A,时间150ns 典型的机器模型放电,峰值电流小于8A,时间5ns 典型的雷击浪涌(电力线入线处使用的TVS)峰值电流3000A,时间20us

    TVS二极管和ESD防护二极管原理是一样的,但根据功率和封装来分就不一样. ESD防护二极管和TVS比较的话,要看用在那些用途上,像ESD主要是用来防静电,防静电就要求电容值低,一般是1–3.5PF之间为最好.而TVS就做不到这一点,TVS的电容值比较高。

    限流电阻的计算

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    测量二极管的电压

    测量结果(点亮就是包含限流电阻,没点亮就是没有包含限流电阻,都没按下开关

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    测量图片
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    引用:1. 原文
    2.原文
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    原文:布尔青年

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  • 有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode,OLED)故名思议,是使用有机半导体材料和有机发光材料,通过电子和空穴能级跃迁辐射出光子的发光电致发光的器件,其工作原理与传统二极管相似,差别在于OLED 引入了...

    有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode,OLED)故名思议,是使用有机半导体材料和有机发光材料,通过电子和空穴能级跃迁辐射出光子的发光电致发光的器件,其工作原理与传统二极管相似,差别在于OLED 引入了有机半导体材料。

    OLED 的工作原理如下图1 所示。使用ITO 制作的透明阳极和使用金属材料(多用铝)制作的不透明阴极在外界驱动电压作用下产生电子和空穴。在电场力作用下,空穴和自由电子被注入电子传输层和空穴传输层。电子和空穴在电子传输层/空穴传输层中发生能级跃迁,进入发光层。在发光层中电子和空穴相遇并复合形成激子。电子和空穴在相遇复合形成激子的过程中,会激发发光层发光分子,经辐射弛豫发出可见光。辐射光经由透明电极ITO 层出射,而金属阴极同时可作为反射层,反射可见光出射,提高出光率。基于OLED 电子空穴复合发光的原理制成的显示器称为OLED 显示器。

                                                                                            图1 OLED 基本结构图

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  • 图文详解二极管原理

    万次阅读 多人点赞 2018-12-07 09:48:53
    图文详解二极管原理 一. 概述 小伙伴们,大家好!我是小马哥。...发光二极管在我们生活中是比较常见的,比如说:商业的走字灯,交通灯,LED屏幕,LED灯泡等等。二极管是一种用锗或者硅半导体材料...

    一. 概述

    小伙伴们,大家好!昨天和几个朋友一起吃饭,聊天过程中说到了二极管,旁边一妹子突然来了一句,二极管是啥,在做的几位顿时语噻,支支吾吾:灯泡?LED?发光管?反正傻傻说不清楚,其中还有一位是学电子的,说起二极管,大家都想起这个吧。
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    发光二极管在我们生活中是比较常见的,比如说:商业的走字灯,交通灯,LED屏幕,LED灯泡等等。二极管是一种用锗或者硅半导体材料做成的,半导体材料导电性能在常温下介于导体和绝缘体之间,一百多年前就有这个东西了,是半导体器件家族中的元老了。
    发光二极管只是二极管其中之一,还有许多不同用途的二极管:整流二极管、稳压二极管、光电二极管、开关二极管等。整流二极管在我们生活中比较常见,都用在交流转直流的电路中:手机充电器,电脑充电器,电动车充电器等等。

    二. PN结

    上面说到的那些二极管它们都有一个共同的性能,单向导电性,就是说电流只能从二极管的阳极进去,负极出去,反过来就不行了。为什么呢?二极管中有个叫PN结的东西,就是它阻止了电流逆流。接下来小马哥就给小伙伴们讲讲PN 结。
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    自然界中的物质,按照不同的导电性能分为了导体、半导体和绝缘体,半导体材料导电性能介于导体和绝缘体之间。常用的半导体材料有四价硅和锗(zhě)。什么是四价啊,就是最外层有四个电子。纯净的半导体又称为本征半导体,其导电能力较差,不能直接用来制造半导体器件,在本征半导体一边中用扩散工艺掺入三价元素(硼),另一边掺入五价元素(磷),就是把原来少量的硅原子或者锗原子替代了。
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    三价元素(硼),最外层只有三个电子,然而硅和锗有外层有四个电子,少了一个怎么办呀?那就形成了空穴,这个就是P型半导体。于是,P型半导体就成为了含空穴浓度较高的半导体。

    五价元素(磷)有五个电子,多一个怎么办?多出的一个电子几乎不受束缚,它就自由了,叫它自由电子,这个就是N型半导体。于是,N型半导体就成为了含电子浓度较高的半导体。

    扩散运动和漂移运动

    P型半导体和N型半导体结合后,P区内空穴和N区内自由电子多称为多子,P区内自由电子和N区内空穴几乎为零称为少子,在它们的交界处就出现了自由电子和空穴的浓度差。
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    由于P区的空穴浓度比N区高,空穴就往N区扩散,而N区的自由电子浓度比P区高,自由电子往P区扩散,就像一滴墨水滴在清水中,墨水本身浓度高,就往周围扩散,这就是扩散运动,P区的空穴和N区的自由电子就可能相遇,然后复合。什么是复合啊,把空穴比作房子,房子里面要住人啊,这时候自由电子就比作人了,然后他们就结合成一体了。

    P区和N区里面的杂质离子不能任意移动,为啥呀?因为杂质离子被周围的硅原子或者锗原子束缚了。在P和N区交界面附近,形成了一个很薄的空间电荷区,在这个区域内,多子已扩散到对方并复合掉了,或者说消耗殆尽了。

    P区和N区里面的杂质离子相互作用,N区杂质离子带正电荷,P区杂质离子带负电荷,在空间电荷区形成了内电场,扩散运动的进行使空间电荷区变宽,内电场也变强了。
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    这个内电场一方面阻止了扩散运动的进行,扩散就不容易进行下去;另一方面使空穴(少子)从N区往P区漂移,自由电子从P区往N区漂移,这个漂移可不是汽车漂移,是受N区高电势,P区低电势的内电场影响产生漂移,叫做少子漂移。

    慢慢的空间电荷区就稳定了。总结来说多子运动叫做扩散运动,少子运动就是漂移运动,当两种运动达到动态平衡就产生了PN结。在PN结加上相应的电级引线和管壳,就构成了半导体二极管。由P区引出的电极成为了正极,由N区引出的电极成为了负极。

    三. 导通和截止

    当PN结加正向导通电压就是把P区引脚加电源正极,N区引脚连接电源负极。电流方向由P区流向N区和PN 结内部的内电场相反,当电压大于内电场电压时,外部的电源抵消了其内电场。

    内电场抵消了,有利于扩散运动的进行,空间电荷区慢慢变成了P区和N区,当空间电荷区越来越薄,直到最薄的时候这时候会形成一个扩散电流,这时候二极管也就导通了,这时候的电压称为导通电压。
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    反之把P区引脚加电源负极,N区引脚连接电源正极,这时候电流流动的方向和内电场的方向相同,增强了内电场使得空间电荷区变宽,空穴会被拉向P区的方向,电子会被拉向N区的方向,从而阻止了扩散运动,形成了反向漏电流,由于电流非常小,这就是截止状态。

    反向电压增大到一定程度时,反向电流将突然增大。如果外电路不能限制电流,则电流会大到将PN结烧毁,这时候的电压成为击穿电压,这时候二极管就没用了。
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    二极管加正向偏置电压,死区OA区,由于正向电压比较小,二极管不导通,几乎没有电流,呈高阻状态,此时二极管两端的电压为死区电压,硅二极管为0.5V(锗管为0.1v),当正向电压高于一定的数值后,二极管中的电流随着电压的升高而增大,二极管导通,这时候的电压称为导通电压,也叫门槛电压。

    硅管导通电压为0.6V(锗管为0.2v),导通时二极管两端的电压保持不变,硅管0.7V(锗管为0.3v),这时候称为正向压降。

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    当电子与空穴复合时能辐射出可见光,PN结掺杂不同的化合物发出的光也不同,比如说镓(Ga)、砷(As)、磷(P)、氮(N)等。然后加上引脚,用环氧树脂封装起来,通上正向电压发光二极管就这样发光了。

    稳压二极管利用了二极管反向击穿的特性,稳压二极管都是串联在电路中,当稳压二极管被击穿,尽管电流在很大的范围内变化,而二极管两端的电压却基本上稳定在击穿电压上下。
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    在接二极管还要注意正负极,一般看外观来说,长引脚为正极,短引脚为负极,有些二极管的表面会有图形符号用万用表也可以测,把万用表调到二极管档,红黑表笔分别接二极管的两端,若此时万用表的读数小于1,红表笔接二极管的正极,黑表笔接二极管的负极。若读数为“1”,则黑表笔一端为正极。
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    在分享完AD18中元件符号图形元素相关的知识后,今天,我将通过设计一个发光二极管的实例来演示通过精确调整线段绘制元件外形的方法。在本实例中,将会用到调整元件符号设计区栅格和设置图元参数两种方法。在大家阅读文章过程中,请留意这两种方法的操作过程。对于刚刚接触AD18的朋友,建议可以按照下文的步骤练习设计发光二极管元件符号的方法,以便熟练掌握在AD18中设计元件符号的操作技能。

    第1步

    依次单击Tools-->New Componet(快捷键:T-->C),按照如图1所示操作,弹出图2所示新建元件符号的对话框。

    图1

    第2步

    在图2所示“Design Item ID”设计元件符号的名称下文本框中输入“MyLED”。左键单击“OK”按键,完成元件符号的基本新建过程。在新建好元件后,AD18会自动打开元件符号设计区域如图3所示。对于元件符号的标号、型号、注释、封装和模型等参数的设置,由于不是本篇内容的重点,因此,请各位朋友可以先摸索一下,在后面文章中,我会专门写一篇文章介绍元件符号的属性及其意义。敬请大家持续关注。

    图2

    第3步

    单击设计区域顶部放置引脚按钮(快捷键:P-->P),此时,会有一个引脚附着在鼠标上,随鼠标移动而移动,按“Tab”键,在AD18的元件符号设计区域会显示一个暂停设计按钮,同时,弹出“Properties”属性管理器。属性管理器中显示引脚的所有属性如图3所示。按照图3所示,把引脚标号“Designator”设置为“1”,引脚名称“Name”设置为“P”表示发光二极管1脚为正极。引脚电气类型“Electrical Type”设置为“Passive”,引脚长度“Pin Length”设置为“200mil”。然后,如图4所示放置好1号引脚。按照放置1号引脚的方法,按照图4所示的配置,参考图5所示放置好发光二极管的2号引脚。

    图3

    图4

    第4步

    在AD18的元件符号设计区域空白处,单击左键一下,再单击右侧“Properties”菜单,显示按照图5所示,按照图5中的设置把“Snap Grid”捕获栅格的尺寸设置为“50mil”,可视栅格“Visible Grid”的值保持不变,依旧为“100mil”。注意:这样设置方便用线段绘制发光二极管的符号,此处应用了调整捕获栅格法。

    第5步

    单击AD18元件符号设计区域顶部绘制线段图形元素的按钮,按照图5所示以捕获栅格“50mil”步进,绘制发光二极管中的二极管符号主体。

    图5

    第6步

    采用设置图元参数法,用线段绘制发光二极管的表示发光的带箭头线段,重点是绘制箭头。在执行操作前,先把图5所示“Snap Grid”捕获栅格和其输入框中间复选框内的对号去掉(在复选框上单击一下),表示不用捕获栅格,这样可以在元件符号设计区域任何位置绘制任意长度的图形。

    第7步

    按照图6所示,绘制一个带箭头的线段,其中箭头采用线段连续绘制而成。

    第8步

    按照图6所示,单击选中斜线段,并打开“Properties”属性管理器,查看和记录下该斜线段终点2的坐标,即箭头所在端点的坐标。用于后面调整箭头形状的参考数据。

    图6

    第9步

    从图6可以看出,我们尽力用线段画出一个像箭头的形状,可是,该箭头尖不太好看,甚至左右不堆成。怎么办?这时,用手工拖动调整这么小的箭头不是一个好方法。此时,我们可以通过调整连续线段不同端点的坐标实现精确调整箭头形状的目的。其具体操作方法为:按照图7和图8所示,单击选中连续的箭头线段,并打开“Properties”属性管理器。以图6中记录的斜线段终点2的坐标为参考,把图7中“Vertices”显示箭头中连续线段所有端点中接近的坐标值都改成“78.13mil”,把接近“25mil”的坐标值都改为“25mil”,修改后的参数如图8所示,可以看出图8中的箭头形状比图6中的要好很多。

    图7

    图8

    第10步

    把图8中修改好的带箭头线段拷贝和粘贴一个,按照图9所示,拖动到发光二极管的二极管主体附近。此时,发光二极管的符号基本上算完工了。若您感觉引脚标号1和2显示在这里比较多余,那么,可以采用第11步的方法,隐藏元件引脚的标号。

    图9

    第11步

    按照“Shift”键,依次单击1和2两个引脚,让它们都处于选中状态,通过右侧的“Properties”属性管理一起修改隐藏元件引脚标号。即单击图10中“Desingator”文本框的眼睛图标,让其如图10所示处于灰色状态即可同时隐藏两个引脚的标号。注意:这是AD18中非常方便的一个功能,即利用“Shift”键,同时选中需要修改同一参数同样值的元件符号,在右侧“Properties”中可以一起更改。各位可以试试该方法。非常便捷!

    最后完成的发光二极管元件符号作品如图11所示。

    图10

    图11

    注意:在本实例中用连续线段绘制箭头的过程纯粹是为了讲解“设置元件符号图元参数法”调整线段参数获得预期图形而故意采用的操作方法。实际上,正如在《精研AltiumDesigner18第10集:详解元件符号图元的属性参数》中对线段属性的描述一样,要让线段一个漂亮的箭头,直接如图6中所示,修改“Start Line Shape”或“End Line Shape”即可。

     

     

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空空如也

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发光二极管的基本原理