这一章在干嘛?

盘点 PN 结之外的两端特殊器件:肖特基二极管(快)、变容二极管(电压控电容)、太阳能电池(光生电)、光电二极管/光敏电阻(电随光变)、液晶与热敏电阻,最后是神奇的隧道二极管(负阻)。每个都一句话记住它的「绝活」。

16.1 肖特基二极管:快就是正义

16.2 变容二极管:电压控制电容

16.3 太阳能电池与光电探测

16.4 液晶、热敏电阻与隧道二极管

16.1 肖特基二极管:快就是正义

金属-半导体结:没有 PN 结的扩散存储效应,反向恢复时间极短、正向压降只有 0.2~0.4 V:

原书图 16.2 原书图 16.2:肖特基(热载流子)二极管与普通 PN 结特性对比:压更低、更陡

原书图 16.3 原书图 16.3:肖特基二极管等效电路与符号

用途:

高频检波/开关电源续流(少发热)、防反接(压降低损耗)。代价:反向漏电流大、反向耐压一般不高。

16.2 变容二极管:电压控制电容

PN 结反偏时耗尽层就是个「绝缘夹层」,电容 C 随反偏电压变化——电压越高耗尽层越宽、电容越小:

原书图 16.7 原书图 16.7:变容二极管 C-V 特性:反偏电压控制结电容

原书图 16.8 原书图 16.8:变容二极管等效电路与符号

经典应用:电调谐——代替可变电容选台:

原书图 16.11 原书图 16.11:变容调谐网络:改变电位器电压即可调谐频率

16.3 太阳能电池与光电探测

太阳能电池:光子打进 PN 结产生电子-空穴对,内建电场把它们推开——光能直接变电能,无偏置发电:

原书图 16.12 原书图 16.12:太阳能电池结构与俯视图

光电二极管反着用:无光照只有暗电流,有光照反向电流随光强线性增加:

原书图 16.19 原书图 16.19:光电二极管:偏置方式与结构

**光敏电阻(photoconductive cell)**更简单:光照越强、体电阻越小,两端无需 PN 结:

原书图 16.26 原书图 16.26:光敏电阻特性:照度越大,阻值越小

16.4 液晶、热敏电阻与隧道二极管

液晶(LCD):不加电液晶分子有序排列让光通过,加电后分子打乱遮光——本身不发光,是「光的阀门」:

原书图 16.33 原书图 16.33:不加偏置的向列相液晶:分子排列允许光通过

热敏电阻:阻值随温度显著变化,NTC 型温度升高阻值下降,测温/限流两相宜:

原书图 16.40 原书图 16.40:热敏电阻特性与符号:温度是它的「指纹」

隧道二极管:重掺杂 PN 结的量子隧穿效应,特性曲线中出现一段负阻区(电压升、电流降),可以拿来做超高速振荡/开关:

原书图 16.44 原书图 16.44:隧道二极管伏安特性:中段负阻区是它的招牌

原书图 16.49 原书图 16.49:负阻振荡器:负阻抵消回路损耗,维持振荡

负阻直觉:

普通电阻消耗振荡能量,负阻反而「补贴」能量——正好补偿 LC 回路损耗,电路就永远振荡下去。