前篇,我们介绍了二极管的核心作用是单向导电,那二极管为什么会单向导电呢?为了让大家更好地了解二极管的机理,本篇先谈谈二极管的“前世今生”。
1833年,英国科学家法拉第,发现硫化银的电阻随温度上升而降低,这与一般金属不同(一般金属的电阻随温度升高而增加)。1839年,法国贝克莱尔发现半导体和电解质形成的结,在光照下会产生电压差,这就是著名的“光生伏特效应”。(光生伏特效应:指光照使不均匀半导体或半导体与金属结合的不同部位之间产生电位差的现象)1873年,英国史密斯发现硒材料在光照条件下,电导是增加的,也被称为“光电效应”。
1874年,德国布劳恩发现硫化物的导电性,与所加电场方向有关。即在硫化物加一个正向电压,它是导通的;如果加一个反向电压,则无法导通。这就是半导体的“整流效应”。
1883年,爱迪生做灯泡灯丝延长寿命时,将一片铜片放在灯丝和玻璃之间,发现灯丝和铜片没有接触,呈真空状态,但会有电流流过,加反向电压的时候没有电流流过。这就是“单向电流”效应。1904年,美国科学家菲利普将半导体和金属结合起来,可以在电流中实现单向导通,这是第一次造出了具有应用价值的二极管。1906年,肖克利发明了硅晶体。
1919年,英国科学家弗莱明发明了真空二极管。它由两个电极组成,一个是阴极,一个是阳极,可以实现整流和放大功能。1930年,沃肯发明了PN结二极管,PN结是控制二极管电流流向的关键。
1938年,德国物理学家肖特基,分析半导体内存在稳定均匀分布的空间电荷层而形成势垒,总结出扩散理论,从而完美地解释了金属-半导体接触非对称性的导电特性。人们为了纪念他的贡献,将开关速度很快的二极管叫“肖特基二极管”。
1947年,美国贝尔实验室发现了硅材料的半导体性质,这是二极管得以商业化生产的关键。硅材料具有更高的耐热和稳定性,使得二极管应用更加广泛。
1970年,随着技术的进步,二极管开始出现芯片的形式,一个芯片可以集成多个二极管。
到了21世纪,二极管已经取得了很大发展,种类越来越多,光电二极管、激光二极管、碳化硅二极管、氮化稼二极管等得到了广泛应用。