简述二极管分类及作用
二极管可以说是电子人的老伙伴，但是其随应用场景的变化而衍变出的不同种类可以说是繁多的，下面就从二极管的原理开始逐步整理二极管的分类用法
二极管原理
从初中开始理解的单向导电性其实也是二极管最重要的性质之一，其也就是PN结单向导电性
同时还需要注意二极管的主要技术指标 - IDM、反向击穿电压、URM、IF(浪涌电流)、fmax…
如果想要分类的话，从材料、结构工艺、频率等同样可以进行细分，但还是得注重如何使用嘛，所以下面就从用途的分类展开
整流二极管
整流特性的话还是比较容易理解 - 就是单向导电性的简单应用
从单向导电这个特性还可以联系到学习数电过程中提到的TTL电路的负电压保护电路，当然这也有用到其钳位的特性
稳压二极管
其工作区域虽然在反向击穿区(△Uz)，但是由于特殊工艺，所以其并不会像普通二极管那样被破坏性击穿，其属于可逆击穿
主要参数
- 稳定电压Vz
- 稳定电流Iz - 稳压管所需工作电流的最小值，实际使用中应该适当高于此值，越大(< 最大工作电流)，稳压效果越好
- IzM、PzM（热击穿极限参数）
实际应用电路
检波二极管
对于检波二极管的应用在收音机调制信号时也是一种方案 - 实现把高频载波滤除，还原低频信号
应用电路
这个应用电路就是使得负半周信号通过二极管，结合π型滤波电路滤除高频成分，输出音频信号
实际上就是检出信号包络线
变容二极管
- 利用反向偏压来改变PN结电容量的特殊二极管，常用于振荡电路 - VCO(压控振荡器)
下面是其简单应用电路LC谐振 - 通过改变输入的反偏直流电压从而改变结电容，谐振频率也随之改变
开关二极管
二极管也可以利用其正向导通电阻小以及反向电阻极大的特点 - 开关特性来实现逻辑电路
在实际使用中需要注意其反向恢复时间，需要调配其恢复时间与工作频率的关系，否则会出现开关误动作的情况
所以在开关电源、PWM脉冲调制器等电路常使用开关特性好、反向恢复时间短的快恢复二极管
限幅二极管
在需要限制输出电压的幅度而此时无法控制输入电压时常常利用二极管的正向导通压降来实现限幅
当然对于上述的二极管也在不断进行拓展比如
双向稳压二极管
双向触发二极管
其具有双向击穿导通特性
… …
面对更高更快的应用场景，前辈们也从工艺上进行突破实现了肖特基二极管
肖特基二极管 SBD
构造N-外延层（N型基片比其掺杂浓度高100倍）而在另一面掺杂N+层，形成电势垒
极低的压降、高开关速度
对比一下其与前面开关管的参数，着实夸张
电子的远端还是得有材料
补刊😁
光电二极管
光电二极管其实挺常见的，比如常用的光照传感器其实前端（简易的话）就是光电二极管，将光信号转换为电信号再利用AD采集就可以得到光照的相对值
光信号转换为电信号
电信号分为两种 - V/A 这边需要回到二极管的工作原理，其实利用光子的碰撞来获得空穴和电子然后通过外接的电路得到相应的电流信号，所以常尽量使得PN结的面积相对较大
工作区域 - 反向电压
通过上面的输出特性曲线也可以看出为什么用的是反向电压区
TVS瞬态电压抑制二极管
其实也可以将其称为钳位二极管，其主要功能也是保护。不过其可以承受超大的脉冲，利用其工作阻抗可以进行突变来保护精密器件
隧道二极管
观察上面这个图像，如果没有提前说明，可能以为搁这准备计算三次函数的单调性呢。随着半导体研究的不断推进和结构的优化确实造出了很多意想不到的器件。
回到正题，通过斜率我们可以判断其具有负阻特性，说到负阻特性那肯定是得振荡了。而其皮秒量级的开关速度，小功耗，低噪声，都是其可以实现高频稳定工作的理由。
说得我都想混沌了😂
PIN二极管
一般来说很少接触到这个PIN二极管，其主要运用在RF射频领域，结构的话主要就是在PN间加入低掺杂的本征半导体薄层
耿氏二极管（Gunn effect）
先说说目前利用GaN的耿氏二极管已经可以获得3 THz的频率了，着实有点离谱，如果想要细细推敲效应原理的话可以直接搜耿氏效应
从电路效果来说
耿氏二极管的负微分电阻会抵消部分真实存在的正阻值，使得电路的等效电阻接近0，形成“无穷振荡”
其实耿氏二极管的理论基础的发现也对我产生了一点共鸣，物理学家
J.B.Gunn在1962年发现了耿氏效应。当时其反对将实验中的一些不连续的现象视为噪声，他对这些现象进行了细致研究。
还记得在今年电赛的最后一天，我们利用参数配置的方案其实得到了也是混沌的相图不过当时没有继续往下调（也是因为1. 很难找到这么恰好的电路参数 2.时间紧），后面辉看蔡总的论文才发现原来其实我们发现的相图已经接近双混沌的波形了，不过还得是评委 (“估计是看走眼”)也没看出来。