二極體的入門秘籍

2021-01-08 電子發燒友
二極體的入門秘籍

佚名 發表於 2020-01-19 17:04:00

　　二極體的分類

　　二極體的種類有很多，也有多種不同的分類方法：

　　1、按照所用的材料分：常見的半導體材料有矽、鍺等等，因此可分為鍺二極體（Ge管）和矽二極體（Si管），其中矽是各種半導體材料中最具影響力的一種;

　　2、按照管芯結構可分為：點接觸型二極體、面接觸型二極體及平面型二極體;

　　3、按照用途分可分為：整流二極體、檢波二極體、穩壓二極體、肖特基二極體、開關二極體、發光二極體等。

　　五種常用二極體的特徵

　　（1）整流二極體：整流二極體可以把交流電源整流成為直流電流，由於結電容比較大，所以工作頻率低。一般情況下，IF 1 安以上的二極體的封裝多採用金屬殼封，這樣有利於散熱;IF1 安以下的則多採用全塑料封裝;

　　（2）開關二極體：開關二極體顧名思義，主要用在脈衝數字電路中，用於通斷電路，其反向恢復時間較短，能滿足高頻和超高頻的需要，開關二極體可以分為接觸型，平面型和擴散臺面型三種， IF小於500 毫安的矽開關二極體，多採用全密封環氧樹脂或陶瓷片狀封裝;

　　（3）穩壓二極體：穩壓二極體又稱齊納二極體，它利用pn結反向擊穿狀態，在電路中起著穩壓的作用;

　　（4）變容二極體：變容二極體是利用 PN 結的電容隨外加偏壓而變化這一特性製成的非線性電容元件，廣泛應用於參量放大器，倍頻器，電子調諧等微波電路中。它主要是通過結構設計及工藝等途徑突出電容與電壓的非線性關係，並提高 Q 值以適合應用;

　　（5）TVS二極體：TVS二極體，又稱瞬態電壓抑制器，是和被保護電路並聯的，當瞬態電壓超過電路的正常工作電壓時，二極體發生雪崩，為瞬態電流提供通路，使內部電路免遭超額電壓的擊穿或超額電流的過熱燒毀，由於 TVS 二極體的結面積較大，使得它具有洩放瞬態大電流的優點，具有理想的保護作用。

　　二極體的工作原理

　　1、晶體二極體為一個由p型半導體和n型半導體形成的p-n結，在其界面處兩側形成空間電荷層，並建有自建電場，當不存在外加電壓時，由於p-n 結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於電平衡狀態;

　　2、當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（這也就是導電的原因）

　　當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範圍內與反向偏置電壓值無關的反向飽和電流;

　　3、當外加的反向電壓高到一定程度時，p-n結空間電荷層中的電場強度達到臨界值產生載流子的倍增過程，產生大量電子空穴對，產生了數值很大的反向擊穿電流，稱為二極體的擊穿現象。

　　二極體的導電特性

　　二極體最重要的特性就是單方向導電性，在電路中，電流只能從二極體的正極流入，負極流出，下面通過簡單的實驗說明二極體的正向特性和反向特性：

　　1、正向特性

　　在電子電路中，將二極體的正極接在高電位端，負極接在低電位端，二極體就會導通，這種連接方式，稱為正向偏置，必須說明，當加在二極體兩端的正向電壓很小時，二極體仍然不能導通，流過二極體的正向電流十分微弱，只有當正向電壓達到某一數值（這一數值稱為「門檻電壓」，鍺管約為0.2V，矽管約為0.6V）以後，二極體才能直正導通，導通後二極體兩端的電壓基本上保持不變（鍺管約為0.3V，矽管約為0.7V），稱為二極體的「正向壓降」。

　　2、反向特性

　　在電子電路中，二極體的正極接在低電位端，負極接在高電位端，此時二極體中幾乎沒有電流流過，此時二極體處於截止狀態，這種連接方式，稱為反向偏置，二極體處於反向偏置時，仍然會有微弱的反向電流流過二極體，稱為漏電流，當二極體兩端的反向電壓增大到某一數值，反向電流會急劇增大，二極體將失去單方向導電特性，這種狀態稱為二極體的擊穿。

　　二極體的主要參數

　　用來表示二極體的性能好壞和適用範圍的技術指標，稱為二極體的參數。不同類型的二極體有不同的特性參數，對初學者而言，必須了解以下幾個主要參數：

　　1、額定正向工作電流

　　是指二極體長期連續工作時允許通過的最大正向電流值，因為電流通過管子時會使管芯發熱，溫度上升，溫度超過容許限度（矽管為140左右，鍺管為90左右）時，就會使管芯過熱而損壞，所以，二極體使用中不要超過二極體額定正向工作電流值，例如，常用的IN4001-4007型鍺二極體的額定正向工作電流為1A。

　　2、最高反向工作電壓

　　加在二極體兩端的反向電壓高到一定值時，會將管子擊穿，失去單向導電能力，為了保證使用安全，規定了最高反向工作電壓值，例如，IN4001二極體反向耐壓為50V，IN4007反向耐壓為1000V。

　　3、反向電流

　　反向電流是指二極體在規定的溫度和最高反向電壓作用下，流過二極體的反向電流，反向電流越小，管子的單方向導電性能越好。值得注意的是反向電流與溫度有著密切的關係，大約溫度每升高10，反向電流增大一倍，例如2AP1型鍺二極體，在25時反向電流若為250uA，溫度升高到35，反向電流將上升到500uA，依此類推，在75時，它的反向電流已達8mA，不僅失去了單方向導電特性，還會使管子過熱而損壞，又如，2CP10型矽二極體，25時反向電流僅為5uA，溫度升高到75時，反向電流也不過160uA，故矽二極體比鍺二極體在高溫下具有較好的穩定性。

　　二極體如何測試好壞

　　初學者在業餘條件下可以使用萬用表測試二極體性能的好壞，測試前先把萬用表的轉換開關撥到歐姆檔的RX1K檔位（注意不要使用RX1檔，以免電流過大燒壞二極體），再將紅、黑兩根表筆短路，進行歐姆調零：

　　1、正向特性測試

　　把萬用表的黑表筆（表內正極）搭觸二極體的正極，紅表筆（表內負極）搭觸二極體的負極，若錶針不擺到0值而是停在標度盤的中間，這時的阻值就是二極體的正向電阻，一般正向電阻越小越好，若正向電阻為0值，說明管芯短路損壞，若正向電阻接近無窮大值，說明管芯斷路，短路和斷路的管子都不能使用。

　　2、反向特性測試

　　把萬且表的紅表筆搭觸二極體的正極，黑表筆搭觸二極體的負極，若錶針指在無窮大值或接近無窮大值，管子就是合格的。

　　二極體的應用

　　1、整流二極體

　　利用二極體單向導電性，可以把方向交替變化的交流電變換成單一方向的脈動直流電;

　　2、開關元件

　　二極體在正向電壓作用下電阻很小，處於導通狀態，相當於一隻接通的開關;在反向電壓作用下，電阻很大，處於截止狀態，如同一隻斷開的開關，利用二極體的開關特性，可以組成各種邏輯電路;

　　3、限幅元件

　　二極體正嚮導通後，它的正向壓降基本保持不變（矽管為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範圍內;

　　4、繼流二極體

　　在開關電源的電感中和繼電器等感性負載中起繼流作用;

　　5、檢波二極體

　　在收音機中起檢波作用;

　　6、變容二極體

　　使用於電視機的高頻頭中。

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