二極管

二極管，（英語：Diode），在電子元件中，具有兩個電極的裝置僅允許電流在單一方向上流動，并且許多使用整流功能。變容二極管（Varicap二極管）用作電子可調諧電容器。大多數二極管的當前方向性通常被稱為“整流”功能。二極管最常見的功能是只允許電流在單向（稱為正向偏置）和反向反向（稱為反向偏置）。因此，二極管可以被認為是止回閥的電子版本。

早期真空電子二極管;它是一種在一個方向上傳導電流的電子設備。在半導體二極管內部，有一個PN結和兩個引線端子。電子器件根據施加電壓的方向具有單向電流導電性。通常，晶體二極管是通過燒結p型半導體和n型半導體形成的p-n結界面。在界面的兩側形成空間電荷層以形成自建電場。當施加的電壓等于零時，擴散電流等于由自建電場引起的漂移電流，這是由于pn結兩側載流子濃度的差異，并且處于電平衡狀態。狀態，也是正常狀態下的二極管特性。

早期的二極管包括“Cat's Whisker Crystals”和真空管（在英國稱為“Thermionic Valves”）。目前大多數最常見的二極管使用半導體材料，例如硅或鍺。

特性

正

當施加正向電壓時，在正向特性開始時正向電壓很小，這不足以克服PN結中電場的阻塞效應。正向電流幾乎為零。該段稱為死區。不打開二極管的正向電壓稱為死區電壓。當正向電壓大于死區電壓時，PN結中的電場被克服，二極管正向導通，并且電流隨著電壓的增加而迅速上升。在正常使用的電流范圍內，二極管的端電壓在導通期間幾乎保持恒定。該電壓稱為二極管的正向電壓。當二極管兩端的正向電壓超過一定值時，內部電場迅速減弱，特征電流迅速增加，二極管導通。它被稱為閾值電壓或閾值電壓，硅管約為0.5V，瘺管約為0.1V。硅二極管的正向壓降約為0.6~0.8V，鍺二極管的正向壓降約為0.2~0.3V。

相反

當施加的反向電壓不超過一定范圍時，通過二極管的電流是由少數載流子漂移運動形成的反向電流。由于反向電流很小，二極管處于關斷狀態。該反向電流也稱為反向飽和電流或漏電流，二極管的反向飽和電流受溫度的影響很大。通常，硅管的反向電流遠小于鉭管的反向電流。小功率硅管的反向飽和電流大約為nA，低功率管大約為μA。當溫度升高時，半導體被熱激發，少數載流子的數量增加，反向飽和電流也增加。

分解

當施加的反向電壓超過某個值時，反向電流突然增加。這種現象稱為電擊穿。引起電擊穿的閾值電壓稱為二極管反向擊穿電壓。二極管在電擊穿期間失去單向導電性。如果二極管不會因電擊穿而導致過熱，則單向導電性可能不會永久損壞。電壓消除后，性能仍然恢復，否則二極管損壞。因此，應該防止施加到二極管的反向電壓太高。
二極管是具有單向傳導的雙端器件。它有一個電子二極管和一個晶體二極管。由于燈絲的熱損失低于晶體二極管的熱損耗，因此很少看到二極管。它更常見且常用。它是一個晶體二極管。二極管，半導體二極管的單向導通特性幾乎用于所有電子電路中，并且在許多電路中起著重要作用。它是最早的半導體器件之一，其應用也非常廣泛。

二極管的管壓降：硅二極管（非發光型）的正向壓降為0.7V，氙管的正向管壓降為0.3V。 LED的正向電壓降將隨著不同的照明顏色而變化。主要有三種顏色。具體電壓降參考值如下：紅色LED的電壓降為2.0-2.2V，黃色LED的電壓降為1.8-2.0V，綠色LED的電壓降為3.0- 3.2V。發光時的額定電流約為20 mA。

二極管的電壓和電流不是線性的，因此當不同的二極管并聯時，應連接電阻。

特征曲線

與PN結一樣，二極管具有單向導電性。典型的二極管伏安法

特征曲線（圖）。當二極管施加正向電壓時，當電壓值小時，電流極小;當電壓超過0.6V時，電流開始呈指數增加，這通常被稱為二極管的導通電壓;當電壓達到約0.7V時，二極管處于完全導通狀態，這通常被稱為二極管的導通電壓，如符號UD所示。

對于鍺二極管，導通電壓為0.2V，導通電壓UD約為0.3V。反向電壓施加到二極管，并且當電壓值小時，電流非常小，并且電流值是反向飽和電流IS。當反向電壓超過某個值時，電流開始急劇增加，這稱為反向擊穿。該電壓稱為二極管的反向擊穿電壓，用符號UBR表示。不同類型二極管的擊穿電壓UBR值變化很大，從幾十伏到幾千伏。

反向分解

齊納擊穿

反向擊穿分為兩種情況：齊納擊穿和雪崩擊穿。在高摻雜濃度的情況下，因為勢壘區寬度小且反向電壓大，所以勢壘區中的共價鍵結構被破壞，并且價電子與共價鍵解耦以產生電子 - 空穴對。 ，導致電流急劇增加，這種擊穿稱為齊納擊穿。如果摻雜濃度低，則阻擋區域寬，并且不容易引起齊納擊穿。

雪崩擊穿

另一種類型的故障是雪崩擊穿。當反向電壓增加到更大值時，施加的電場加速電子漂移速度，與共價鍵中的價電子碰撞，并且將價電子從共價鍵中敲出以產生新的電子 - 空穴對。新產生的電子空穴被電場加速，然后剔除其他價電子。載流子雪崩增加，導致電流急劇增加。這種故障稱為雪崩擊穿。無論擊穿情況如何，如果電流不受限制，可能會對PN結造成永久性損壞。

什么是大功率LED多功能封裝的集成技術？
隨著全球能源短缺趨勢的加劇，綠色節能環保LED正在引起人們的關注。世界上所有國家都制定了自己的LED照明發展計劃。中國的“十二五”規劃也明確了LED照明發展目標，并將LED列為“十二五”期間的重點節能項目，列出了七項國家戰略。新興產業的節能環保產業和新材料產業。

隨著LED照明產業的發展，從LED顯示屏芯片的生產到燈具市場，已經形成了一條相對完善的產業鏈。但對于傳統的LED照明，從芯片、封裝、電路板一直到應用，各個環節都相對獨立。不同場所的照明需求，對LED的封裝提出了各種新的要求。如何在模組內集成多種技術，并通過系統封裝的方式使LED模組封裝趨于小型化、多功能化、智能化成為了我們需要探索的問題。從技術的角度來看，LED是一種半導體器件，容易與其他半導體相關技術相結合而發展出具有更高附加值的產品，開拓出全新的、傳統照明無法觸及的市場。LED多功能系統三維封裝能夠整合光源、有源、無源電子器件、傳感器等元件，并將他們集成于單一微小化的系統之中，是極具市場潛力的一項新技術。

LED多功能封裝集成技術

市場上有一些簡單的LED集成封裝產品，但集成度低，不能滿足未來LED封裝產品的需求。芯片模塊光源的發展趨勢反映了照明市場技術發展的要求：便攜式產品需要更多的集成光源;在商業照明，道路照明，特殊照明，手電筒等領域，集成LED光源具有很大的應用前景。市場。與封裝級模塊相比，芯片級模塊更小，節省空間，節省封裝成本，并且由于光源的高集成度，便于二次光學設計。

三維封裝是近年來發展起來的電子封裝技術?？偟膩碚f，加速3D集成技術應用于微電子系統的重要因素包括：

1.系統形狀：減小系統尺寸，減輕系統重量，減少引腳數量;

2.性能：提高集成密度，縮短互連長度，從而提高傳輸速度，降低功耗;

3.大規模低成本生產：降低工藝成本，如采用集成封裝和PCB混合使用解決方案;多芯片同步包裝;

4.新應用：如超小型無線傳感器;

有許多不同的先進系統集成方法，包括：封裝上的封裝堆疊技術; PCB上的芯片堆疊（引線鍵合和倒裝芯片），帶有嵌入式器件的堆疊柔性功能層;有無嵌入式電子設備的高級印刷電路板（PCB）堆疊;晶圓級芯片集成;基于TSV的垂直系統集成（VSI）。 3D集成封裝的優勢包括：采用不同技術（如CMOS，MEMS，SiGe，GaAs等）的器件集成，即“混合集成”，通常用較短的垂直互連取代長二維互連，從而減少系統寄生和功耗。因此，3D系統集成技術在性能，功能和形狀上具有很大的優勢。近年來，各個重點大學和研發機構正在開發不同類型的低成本集成技術。

半導體照明聯合創新國家重點實驗室也對LED系統集成封裝進行了系統研究。針對LED筒燈的研究，通過晶圓級封裝技術的發展，計劃將一些驅動器組件和LED芯片集成到同一封裝中。其中，LED和線性恒流驅動電路所需的芯片是電路加熱的主要部件，體積相對較小，易于集成，但主加熱元件需要考慮散熱設計。其他組件體積龐大且不易集成。電感器，采樣電阻器和快速恢復二極管雖然有一定的發熱量，但不需要特殊的散熱結構。

基于以上考慮，我們設計了照明模塊的組件如下：

1.驅動電路芯片和LED芯片集成在封裝中，其余電路元件集成在PCB板上;

2. PCB板圍繞集成封裝，便于連接;

3. PCB和集成封裝放在散熱器上;

這種結構的優點是體積小;主加熱元件通過封裝直接與散熱片接觸，易散熱;不需要特殊散熱的元件放在普通PCB上。與MCPCB相比，節省了成本;在需要時，組件可以設計在PCB的背面并隱藏在散熱器的空白區域中，以避免組件對光的影響。

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