組織機構(gòu)
01 二極管的概述 二極管又稱晶體二極管,簡稱二極管(diode)，另外，還有早期的真空電子二極管;它是一種具有單向傳導(dǎo)電流的電子器件。在半導(dǎo)體二極管內(nèi)部有一個PN結(jié)兩個引線端子，這種電子器件按照外加電壓的方向，具備單向電流的轉(zhuǎn)導(dǎo)性。一般來講，晶體二極管是一個由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體燒結(jié)形成的p-n結(jié)界面。在其界面的兩側(cè)形成空間電荷層，構(gòu)成自建電場。當(dāng)外加電壓等于零時，由于p-n 結(jié)兩邊載流子的濃度差引起擴散電流和由自建電場引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)，這也是常態(tài)下的二極管特性。 02 二極管的工作原理 晶體二極管為一個由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體形成的pn結(jié)，在其界面處兩側(cè)形成空間電荷層，并建有自建電場。當(dāng)不存在外加電壓時，由于pn結(jié)兩邊載流子濃度差引起的擴散電流和自建電場引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)。當(dāng)外界有正向電壓偏置時，外界電場和自建電場的互相抑消作用使載流子的擴散電流增加引起了正向電流。當(dāng)外界有反向電壓偏置時，外界電場和自建電場進一步加強，形成在一定反向電壓范圍內(nèi)與反向偏置電壓值無關(guān)的反向飽和電流I0。當(dāng)外加的反向電壓高到一定程度時，pn結(jié)空間電荷層中的電場強度達到臨界值產(chǎn)生載流子的倍增過程，產(chǎn)生大量電子空穴對，產(chǎn)生了數(shù)值很大的反向擊穿電流，稱為二極管的擊穿現(xiàn)象。pn結(jié)的反向擊穿有齊納擊穿和雪崩擊穿之分。 03 二極管的特性 正向性：二極管外加正向電壓時，在正向特性的起始部分，正向電壓很小，不足以克服PN結(jié)內(nèi)電場的阻擋作用，正向電流幾乎為零，這一段稱為死區(qū)。這個不能使二極管導(dǎo)通的正向電壓稱為死區(qū)電壓。當(dāng)正向電壓大于死區(qū)電壓以后，PN結(jié)內(nèi)電場被克服，二極管正向?qū)?，電流隨電壓增大而迅速上升。在正常使用的電流范圍內(nèi)，導(dǎo)通時二極管的端電壓幾乎維持不變，這個電壓稱為二極管的正向電壓。當(dāng)二極管兩端的正向電壓超過一定數(shù)值，內(nèi)電場很快被削弱，特性電流迅速增長，二極管正向?qū)?。叫做門坎電壓或閾值電壓，硅管約為0.5V，鍺管約為0.1V。硅二極管的正向?qū)▔航导s為0.6~0.8V，鍺二極管的正向?qū)▔航导s為0.2~0.3V。 反向性：外加反向電壓不超過一定范圍時，通過二極管的電流是少數(shù)載流子漂移運動所形成反向電流。由于反向電流很小，二極管處于截止?fàn)顟B(tài)。這個反向電流又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影響很大。一般硅管的反向電流比鍺管小得多，小功率硅管的反向飽和電流在nA數(shù)量級，小功率鍺管在μA數(shù)量級。溫度升高時，半導(dǎo)體受熱激發(fā)，少數(shù)載流子數(shù)目增加，反向飽和電流也隨之增加。 擊穿：外加反向電壓超過某一數(shù)值時，反向電流會突然增大，這種現(xiàn)象稱為電擊穿。引起電擊穿的臨界電壓稱為二極管反向擊穿電壓。電擊穿時二極管失去單向?qū)щ娦?。如果二極管沒有因電擊穿而引起過熱，則單向?qū)щ娦圆灰欢〞挥谰闷茐?，在撤除外加電壓后，其性能仍可恢?fù)，否則二極管就損壞了。因而使用時應(yīng)避免二極管外加的反向電壓過高。 二極管是一種具有單向?qū)щ姷亩似骷须娮佣O管和晶體二極管之分，電子二極管因為燈絲的熱損耗，效率比晶體二極管低，所以現(xiàn)已很少見到，比較常見和常用的多是晶體二極管。二極管的單向?qū)щ娞匦?，幾乎在所有的電子電路中，都要用到半?dǎo)體二極管，它在許多的電路中起著重要的作用，它是誕生最早的半導(dǎo)體器件之一，其應(yīng)用也非常廣泛。 二極管的管壓降：硅二極管(不發(fā)光類型)正向管壓降0.7V，鍺管正向管壓降為0.3V，發(fā)光二極管正向管壓降會隨不同發(fā)光顏色而不同。主要有三種顏色，具體壓降參考值如下：紅色發(fā)光二極管的壓降為2.0--2.2V，黃色發(fā)光二極管的壓降為1.8—2.0V，綠色發(fā)光二極管的壓降為3.0—3.2V，正常發(fā)光時的額定電流約為20mA。 04 二極管的作用 1、整流 利用二極管單向?qū)щ娦?，可以把方向交替變化的交流電變換成單一方向的脈沖直流電。 2、開關(guān) 二極管在正向電壓作用下電阻很小，處于導(dǎo)通狀態(tài)，相當(dāng)于一只接通的開關(guān);在反向電壓作用下，電阻很大，處于截止?fàn)顟B(tài)，如同一只斷開的開關(guān)。利用二極管的開關(guān)特性，可以組成各種邏輯電路。 3、限幅 二極管正向?qū)ê螅恼驂航祷颈３植蛔?硅管為0.7V，鍺管為0.3V)。利用這一特性，在電路中作為限幅元件，可以把信號幅度限制在一定范圍內(nèi)。 4、續(xù)流 在開關(guān)電源的電感中和繼電器等感性負載中起續(xù)流作用。 5、檢波 在收音機中起檢波作用。 6、變?nèi)?br /> 使用于電視機的高頻頭中。 7、顯示 用于VCD、DVD、計算器等顯示器上。 8、穩(wěn)壓 穩(wěn)壓二極管實質(zhì)上是一個面結(jié)型硅二極管，穩(wěn)壓二極管工作在反向擊穿狀態(tài)。在二極管的制造工藝上，使它有低壓擊穿特性。穩(wěn)壓二極管的反向擊穿電壓恒定，在穩(wěn)壓電路中串入限流電阻，使穩(wěn)壓管擊穿后電流不超過允許值，因此擊穿狀態(tài)可以長期持續(xù)并不會損壞。 9、觸發(fā) 觸發(fā)二極管又稱雙向觸發(fā)二極管(DIAC)屬三層結(jié)構(gòu)，具有對稱性的二端半導(dǎo)體器件。常用來觸發(fā)雙向可控硅 ，在電路中作過壓保護等用途。 05 選擇二極管的基本原則 1.要求導(dǎo)通電壓低時選鍺管;要求反向電流小時選硅管。 2.要求導(dǎo)通電流大時選面結(jié)合型;要求工作頻率高時選點接觸型。 3.要求反向擊穿電壓高時選硅管。 4.要求耐高溫時選硅管。 06 檢測二極管好壞的簡易方法 (包括檢波二極管、整流二極管、阻尼二極管、開關(guān)二極管、續(xù)流二極管)是由一個PN結(jié)構(gòu)成的半導(dǎo)體器件，具有單向?qū)щ娞匦?。通過用萬用表檢測其正、反向電阻值，可以判別出二極管的電極，還可估測出二極管是否損壞。 1.極性的判別 將萬用表置于R×100檔或R×1k檔，兩表筆分別接二極管的兩個電極，測出一個結(jié)果后，對調(diào)兩表筆，再測出一個結(jié)果。兩次測量的結(jié)果中，有一次測量出的阻值較大(為反向電阻)，一次測量出的阻值較小(為正向電阻)。在阻值較小的一次測量中，黑表筆接的是二極管的正極，紅表筆接的是二極管的負極。 2.單負導(dǎo)電性能的檢測及好壞的判斷 通常，鍺材料二極管的正向電阻值為1kΩ左右，反向電阻值為300左右。硅材料二極管的電阻值為5 kΩ左右，反向電阻值為∞(無窮大)。正向電阻越小越好，反向電阻越大越好。正、反向電阻值相差越懸殊，說明二極管的單向?qū)щ娞匦栽胶?。若測得二極管的正、反向電阻值均接近0或阻值較小，則說明該二極管內(nèi)部已擊穿短路或漏電損壞。若測得二極管的正、反向電阻值均為無窮大，則說明該二極管已開路損壞。 3.反向擊穿電壓的檢測 二極管反向擊穿電壓(耐壓值)可以用晶體管直流參數(shù)測試表測量。其方法是：測量二極管時，應(yīng)將測試表的“NPN/PNP”選擇鍵設(shè)置為NPN狀態(tài)，再將被測二極管的正極接測試表的“C”插孔內(nèi)，負極插入測試表的“e”插孔，然后按下“V”鍵，測試表即可指示出二極管的反向擊穿電壓值。也可用兆歐表和萬用表來測量二極管的反向擊穿電壓、測量時被測二極管的負極與兆歐表的正極相接，將二極管的正極與兆歐表的負極相連，同時用萬用表(置于合適的直流電壓檔)監(jiān)測二極管兩端的電壓。如圖4-71所示，搖動兆歐表手柄(應(yīng)由慢逐漸加快)，待二極管兩端電壓穩(wěn)定而不再上升時，此電壓值即是二極管的反向擊穿電壓。 07 穩(wěn)壓二極管和普通二極管的區(qū)別 二極管的主要特性是單向?qū)щ娦?，也就是在正向電壓的作用下，?dǎo)通電阻很小;而在反向電壓作用下導(dǎo)通電阻極大或無窮大。正因為二極管具有上述特性，電路中常把它用在整流、 穩(wěn)壓電路里。 穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓原理：穩(wěn)壓二極管的特點就是加反向電壓擊穿后，其兩端的電壓基本 保持不變。而整流二極管反向擊穿后就損壞了.這樣，當(dāng)把穩(wěn)壓管接入電路以后，若由于電源電壓發(fā)生波動， 或其它原因造成電路中各點電壓變動時，負載兩端的電壓將基本保持不變。 穩(wěn)壓二極管用來穩(wěn)壓或在串聯(lián)電路中作基準(zhǔn)電壓 整流二極管和穩(wěn)壓二極管都是PN半導(dǎo)體器件.所不同的是整流二極管用的是單向?qū)щ娦?穩(wěn)壓二極管是利用了其反向特性.在電路中反向聯(lián)接
