第13节 其他二极管技术 (修订中)
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# 1. 变容二极管或变容二极管
可变电容二极管称为_变容二极管_或_变容二极管_。如果二极管反向偏置，则在两个半导体层之间形成绝缘耗尽区。在许多二极管中，耗尽区的宽度可以通过改变反向偏置来改变。这会改变电容。这种效应在变容二极管中更加突出。原理图符号如下图所示，其中一个封装为共阴双二极管。
变容二极管：电容随反向偏置而变化。这会改变谐振网络的频率。
如果变容二极管是如上图所示的谐振电路的一部分，则频率可能会随着控制电压 Vcontrol 而变化。与变容二极管串联的大电容、低 Xc 可防止 Vcontrol 被电感器 L 短路。只要串联电容大，它对谐振电路的频率影响就很小。Coptional 可用于设置中心谐振频率。Vcontrol 然后可以改变这个点的频率。请注意，未显示使谐振网络振荡所需的有源电路。有关变容二极管调谐 AM 无线电接收器的示例，请参见“电子变容二极管调谐”，第 9 章 (opens new window)
一些变容二极管可能被称为突变、超突变或超超突变。这些将结电容随反向偏压的变化称为突变或超突变或超突变。这些二极管提供相对较大的电容变化。当振荡器或滤波器扫过很大的频率范围时，这很有用。将突变变容二极管的偏压改变为超过额定限值，以 4:1 的比率改变电容，10:1 的超突变，20:1 的超突变。
变容二极管可用于倍频电路。参见“实用模拟半导体电路”，变容二极管乘法器 (opens new window)
# 2. 二极管
快速二极管，也称为_阶跃恢复二极管_，设计用于高达 20 GHz的高比率倍频器。当二极管正向偏置时，电荷存储在 PN 结中。当二极管反向偏置时，该电荷被抽出。在正向偏置期间，二极管看起来像一个低阻抗电流源。当施加反向偏压时，它仍然看起来像一个低阻抗源，直到所有电荷都被撤回。然后，它“突然”变为高阻抗状态，从而产生富含谐波的电压脉冲。一个应用是梳状发生器，许多谐波的发生器。中等功率的 2x 和 4x 乘法器是另一种应用。
# 3. PIN二极管
_PIN 二极管_是一种快速低电容开关二极管。不要将 PIN 开关二极管与 PIN 光电二极管混淆。PIN 二极管的制造类似于硅开关二极管，在 PN 结层之间添加了本征区。这会产生更厚的耗尽区，即反向偏置二极管结处的绝缘层。这导致电容低于反向偏置开关二极管。
Pin 二极管：横截面与原理图符号对齐。
PIN 二极管用于代替射频 (RF) 应用中的开关二极管，例如 T/R 开关。据报道，1n4007 1000 V, 1 A 通用功率二极管可用作 PIN 开关二极管。该二极管的高电压额定值是通过包含划分 PN 结的本征层来实现的。该本征层使 1n4007 成为 PIN 二极管。另一个 PIN 二极管应用是作为测向接收器的 (opens new window)天线开关。
当正向偏压变化时，PIN 二极管用作可变电阻器。一种这样的应用是电压可变衰减器。PIN 二极管的低电容特性将衰减器的频率平坦响应扩展到微波频率。
冲击二极管
IMPact Avalanche Transit Time 二极管是一种高功率射频 (RF) 发生器，工作频率为 3 至 100 GHz。IMPATT 二极管由硅、砷化镓或碳化硅制成。
IMPATT 二极管反向偏置高于击穿电压。高掺杂水平产生薄耗尽区。产生的高电场迅速加速载流子，使其他载流子与晶格发生碰撞。孔被扫入 P+ 区域。电子向 N 区漂移。级联效应产生雪崩电流，即使结上的电压降低，雪崩电流也会增加。电流脉冲滞后于结上的电压峰值。与谐振电路相结合的“负电阻”效应会在高功率水平（半导体高）下产生振荡。
IMPATT 二极管：振荡器电路和重掺杂的 P 层和 N 层。
上图原理图中的谐振电路是波导部分的集总电路等效电路，其中安装了 IMPATT 二极管。直流反向偏置通过一个扼流圈施加，以防止 RF 在偏置电源中丢失。这可能是称为偏置 T 型的波导部分。低功率雷达发射器可以使用 IMPATT 二极管作为电源。它们太嘈杂，无法在接收器中使用。[YMCW] (opens new window)
# 4. 耿氏二极管
二极管 Gunn Gunn 二极管
_耿氏二极管_完全由N 型半导体组成。因此，它不是真正的二极管。下图显示了一个轻掺杂的 N- 层，周围是重掺杂的 N _+_层。施加在 N 型砷化镓 gunn 二极管上的电压在轻掺杂 N 层上产生一个强电场。
Gunn 二极管：振荡器电路和横截面只有 N 型半导体二极管。
随着电压的增加，由于电子处于低能导带中，传导增加。当电压增加到超过大约 1 V 的阈值时，电子从较低的导带移动到较高的能量导带，在那里它们不再有助于传导。换句话说，随着电压增加，电流减小，这是一种负电阻条件。振荡频率由传导电子的渡越时间决定，它与 N 层的厚度成反比。
通过将耿氏二极管嵌入谐振电路，可以在一定程度上控制频率。上图所示的等效集总电路实际上是[同轴传输线](https://www.allaboutcircuits.com/textbook/direct- IAP] (opens new window)
# 5. 肖克利二极管
_肖克利二极管_是一个 4 层[晶闸管](https://www.allaboutcircuits.com/textbook/semiconductors/chpt- “晶闸管”，DIAC。 (opens new window)
# 6. 恒流二极管
恒流二极管，也称为_限流二极管_或_电流调节二极管_，正如其名称所暗示的那样：它将通过它的电流调节到某个最大值。恒流二极管是 JFET 的两端版本。如果我们试图通过恒流二极管施加比其电流调节点更多的电流，它只会通过降低更多电压来“反击”。如果我们要构建下图 (a) 中 (a) 中的电路并绘制二极管电流与二极管电压的关系图，我们将得到一个图表，该图表首先上升，然后在电流调节点趋于平稳，如下图 (b) (b)。
恒流二极管：(a) 测试电路，(b) 电流与电压特性。
恒流二极管的一种应用是在很宽的电源电压范围内自动限制通过 LED 或激光二极管的电流，如下图所示。
恒流二极管应用：驱动激光二极管。
当然，恒流二极管的调节点应选择匹配LED或激光二极管的最佳正向电流。这对于激光二极管来说尤其重要，而对于 LED 则不是很重要，因为常规 LED 往往更能容忍正向电流变化。
# 7. 碳化硅二极管
由碳化硅制成的二极管能够在 400 °C 的高温下工作。这可能是在高温环境中：井下油井测井、燃气涡轮发动机、汽车发动机。或者，在中等环境中以高功耗运行。与硅相比，碳化硅的抗辐射能力是硅的 100 倍，因此核能和太空应用前景广阔。碳化硅是比任何金属更好的热导体。因此，SiC 在散热方面优于硅。击穿电压 (opens new window)为数kV。SiC功率器件有望将电力行业的电能损失降低100倍。
# 8. 聚合物二极管
已经使用低温工艺生产基于有机化学品的二极管。富空穴和富电子导电聚合物可以层状喷墨印刷。大部分的研究和开发是_有机LED_（OLED）。然而，廉价可印刷有机 RFID（射频识别）标签的开发正在进行中。在这项工作中，并五苯有机整流器已在 50 MHz 下运行。整流至 800 MHz 是一个发展目标。已经开发出一种廉价的_金属绝缘体金属_(MIM) 二极管，其作用类似于背对背齐纳二极管 (opens new window)限幅器。此外，还制造了类似隧道二极管的器件。
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