二极管的发明来源一场意外,爱迪生险些成为二极管之父

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原创 来源:原创 2018-11-07 17:06
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"二极管"

二极管对于现在的人来说几乎可以说的上是随处可见了,虽然看着不起眼,但是它对于整个电子行业来说,重要性无异于电灯泡对人类的重要性,事实上,二极管的发明也确实和电灯泡有很大的联系


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爱迪生发明了电灯泡,照亮了人类的前程,这是地球人都知道的事,大多数人却不知道,爱迪生是第一个发明二极管的,当然这个事爱迪生自己都不清楚


那是1883年,爱迪生用了上千种材料才找到碳丝作为白炽灯的灯丝,虽然灯泡确实亮了,有个让爱迪生整日掉头发的难题依然无法解决,怎么能让灯丝更加耐用,爱迪生试了各种方法,又用耐燃耐热的材料进行尝试,依然没有任何效果


某天,他突发奇想在白炽灯的灯泡内焊了一个电流计相连的金属薄片,不出所料的没什么卵用,然而在这过程中,爱迪生却无意发现当把薄片与电池的正极接在一起时电流计的指针偏转,这说明灯丝与薄片之间有电流存在。若把薄片与电池的负极连接,则没有电流


一心想着怎么改进灯泡的爱迪生根本没心思进一步研究这种现象,只是顺手让助手给申请了一个名为“爱迪生效应”的专利,先给自己在科学界占个窝,他当时并不清楚这个无意的发现的伟大之处,他的这个装置实际上是二极管的鼻祖


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爱迪生发现的这种热电子发射现象,引起了科学界的极大重视,其中一位叫弗莱明的英国科学家,立刻意识到这是一个重大的技术发现,弗莱明亲自做了实验,还找到爱迪生共同研讨有关热电子发射的问题,并推测“爱迪生效应”的背景可能就是由阴极射向阳极的单向电子流,他根据自己对“爱迪生效应”的理解,设计制造了世界上第一只电子二极管,也是人们后来所说的“真空二极管”。真空二极管的发明标志着人类进入了无线电时代


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电子管的问世极大的推动了无线电电子学的发展,随着电子管需求的不断增加,最初的电子管的缺点逐渐暴露了出来,寿命短,能耗大,噪声强,制作工艺复杂还容易坏,工作时候稳定性差,尤其在第二次世家大战中,各种移动军用设备易出故障,由于作战需要促使许多研究机构集中精力研制取代电子管的元器件,所以各国都在开始研究怎么改进


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1946年,美国贝尔实验室开展了对半导体的研究,肖克来、巴丁和布拉顿在对硅和锗半导体的研究基础上,于1947年12月制造出世界上第一个点接触型晶体管。这种电子器件按照外加电压的方向,具备单向电流的传导性。现今最普遍的二极管大多是使用半导体材料如硅或锗



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二极管的作用直说就是开关,电流的开关。把电流用水流比喻的话,阳极是上流,阴极是下流,水从上流到下流能流下去,就是说电流能流下去,但从下流不能流到上流,这就是二极管的整流作用


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随着电子产业的不断发展,二极管的种类已经非常多了,不同用途的二极管材料结构性能也有差异


01 整流二极管


整流二极管(rectifier diode)是一种可以将

交流电能转换为直流电能的半导体器件,

具有单向导电性,通常包含一个PN结,有正、负极两个端子,

而电流只能由正极流入、负极流出。

通常它包含一个PN结,有正极和负极两个端子。

P区的载流子是空穴,N区的载流子是电子,

在P区和N区间形成一定的位垒

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02 开关二极管  


开关二极管是半导体二极管的一种,

是为在电路上进行"开"、"关"而特殊设计制造的一类二极管。

它由导通变为截止或由截止变为导通所需的时间比一般二极管短,

常见的有2AK、2DK等系列,

主要用于电子计算机、脉冲和开关电路中

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03 稳压二极管


稳压二极管,英文名称Zener diode,

又叫齐纳二极管。

利用pn结反向击穿状态,

其电流可在很大范围内变化而电压基本不变的现象,

制成的起稳压作用的二极管。

稳压二极管是根据击穿电压来分档的,因为这种特性,

稳压管主要被作为稳压器或电压基准元件使用。

稳压二极管可以串联起来以便在较高的电压上使用,

通过串联就可获得更高的稳定电压

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04 肖特基二极管


肖特基二极管是以其发明人肖特基博士(Schottky)命名的,

SBD是肖特基势垒二极管(Schottky Barrier Diode)的简称。

SBD不是利用P型半导体与N型半导体接触

形成PN结原理制作的,

而是利用金属与半导体接触形成的金属-半导体结原理制作的。

SBD也称为金属-半导体二极管或表面势垒二极管,

它是一种热载流子二极管

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05 发光二极管 


发光二极管是半导体二极管的一种,可以把电能转化成光能。

发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成,

也具有单向导电性。

当给发光二极管加上正向电压后,

从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子,

在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合,

产生自发辐射的荧光

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二极管的发明无疑称得上伟大,假如当年爱迪生没有突发奇想的一次实验,或者弗莱明没有深究爱迪生效应背后的意义,那么现在的科技又会是什么样的呢?


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