2020-06-22 20:23:06

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半导体二极管是指利用半导体特性的两端电子器件。最常见的半导体二极管是PN结型二极管和金属半导体接触二极管。它们的共同特点是伏安特性的不对称性,即电流沿其一个方向呈现良好的导电性,而在相反方向呈现高阻特性。可用作为整流、检波、稳压、恒流、变容、开关、发光及光电转换等。利用高掺杂PN结中载流子的隧道效应可制成超高频放大或超高速开关的隧道二极管。

基本信息

  • 中文名

    半导体二极管

  • 外文名

    semiconductor diode

  • 别称

    晶体二极管

  • 简称

    二极管

  • 性质

    一种能够单向传导电流的电子器件

折叠 编辑本段 结构

PN结两端各引出一个电极并加上管壳,就形成了半导体二极管。PN结的P型半导体一端引出的电极称为阳极,PN结的N型半导体一端引出的电极称为阴极。半导体二极管按结构不同可分为点接触型、面接触型和平面型。

点接触型半导体二极管由一根金属丝与半导体表面相接触,经过特殊工艺,在接触点上形成PN结,作出引线,加上管壳封装而成。点接触型二极管的PN结面积小,高频性能好,适用于高频检波电路、开关电路。

面接触型半导体二极管,它的PN结是用合金法工艺制作而成的。面接触型二极管的PN结面积大,可通过较大的电流,一般用于低频整流电路中。

是平面型半导体二极管,它的PN结是用扩散法工艺制作的。平面型二极管常用硅平面开关管,其PN结面积较大时,适用于大功率整流;其PN结面积较小时,适用于脉冲数字电路中做开关管使用。

折叠 编辑本段 伏安特性

二极管的核心是PN结,它的特性就是PN结的特性--单向导电性。常用伏安特性曲线来描述二极管的单向导电性。如图所示,横坐标代表电压,纵坐标代表电流。

折叠 正向特性(外加正向电压)

正向特性即二极管正向偏置时的电压与电流的关系。二极管两端加正向电压较小时,正向电压产生的外 电场不足以使多子形成扩散运动,这时的二极管实际上还没有很好地导通,通常称为"死区",二极管相当于一个极大的电阻,正向电流很小。

当正向电压超过一定值后,内电场被大大削弱,多子在外电场的作用下形成扩散运动,这时,正向电流随正向电压的增大迅速增大,二极管导通。该电压称为门槛电压(也称阈值电压),用Vth表示。在室温下,硅管的Vth约为0.5V,锗管的Vth约为0.1V。

二极管一旦导通后,随着正向电压的微小增加,正向电流会有极大的增加,此时二极管呈现的电阻很小,可认为二极管具有恒压特性。二极管的正向压降硅管约为0.6~0.8V(通常取0.7V),锗管约为0.2~0.3V(通常取0.2V)。 ·

折叠 反向特性(外加反向电压)

反向特性即二极管反向偏置时的电压与电流的关系。反向电压加强了内电场对多子扩散的阻碍,多子几乎不能形成电流,但是少子在电场的作用下漂移,形成很小的漂移电流,且与反向电压的大小基本无关。此时的反向电流称为反向饱和电流尽,二极管呈现很高的反向电阻,处于截止状态。

折叠 反向击穿特性

反向电压增加到一定数值时,反向电流急剧增大,这种现象称为二极管的反向击穿。此时对应的电压称为反向击穿电压,用%R表示。实际应用中,应该对反向击穿后的电流加以限制,以免损坏二极管。

折叠 编辑本段 主要参数

折叠 二极管

开启电压Uon:使二极管开始导通的临界电压称为开启电压Uon。

反向电流:当二极管所加反向电压的数值足够大时,产生反向电流为IS。

最大整流电流IF:指二极管长期工作,允许通过的最大直流电流

最高反向工作电压UR:指二极管正常使用允许加的最高反向电压。

稳压管:稳压二极管是一种硅材料制成的面接触型晶体二极管。当稳压管外加反向电压的数值大到一定程度时则击穿。

折叠 稳压二极管

稳定电压UZ:UZ是在规定电流下稳压管的反向击穿电压;

稳定电流IZ:IZ是稳压管工作在稳压状态时的参考电流。只要不超过稳压管的额定功率,电流愈大,稳压效果愈好;

额定功耗PZM:PZM等于稳压管的稳定电压UZ与最大稳定电流IZM的乘积。稳压管超过此值时,会因结温升高而损坏;

动态电阻rZ:rZ为稳压管工作在稳压区时,稳压管电压的变化量与电流变化量之比,即 rZ愈小,电流变化时UZ的变化愈小,稳压性能愈好;

温度系数 : 表示温度每变化1℃稳压值的变化量;

限流电阻:稳压管电路中必须串联一个电阻来限制电流,从而保证稳压管正常工作,故称这个电阻为限流电阻。

折叠 编辑本段 识别方法

a、目视法判断半导体二极管的极性:一般在实物的电路图中可以通过眼睛直接看出半导体二极管的正负极。在实物中如果看到一端有颜色标示的是负极,另外一端是正极。

b、用万用表判断半导体二极管的极性:通常选用万用表的欧姆档(R*100或R*1K),然后分别用万用表的两表笔分别出接到二极管的两个极上出,当二极管导通,测的阻值较小(一般几十欧姆至几千欧姆之间),这时黑表笔接的是二极管的正极,红表笔接的是二极管的负极。当测的阻值很大(一般为几百至几千欧姆),这时黑表笔接的是二极管的负极,红表笔接的是二极管的正极。

c、测试注意事项:用数字式万用表去测二极管时,红表笔接二极管的正极,黑表笔接二极管的负极,此时测得的阻值才是二极管的正向导通阻值,这与指针式万用表的表笔接法刚好相反。

变容二极管是根据普通二极管内部 "PN结" 的结电容能随外加反向电压的变化而变化这一原理专门设计出来的一种特殊二极管。变容二极管在无绳电话机中主要用在手机或座机的高频调制电路上,实现低频信号调制高频信号上,并发射出去。在工作状态,变容二极管调制电压一般加到负极上,使变容二极管的内部结电容容量随调制电压的变化而变化。

折叠 编辑本段 分类及其作用

光电二极管光电二极管

半导体二极管按其用途可分为:普通二极管和特殊二极管。普通二极管包括整流二极管、检波二极管、稳压二极管、开关二极管、快速二极管等;特殊二极管包括变容二极管、发光二极管、隧道二极管、触发二极管等。

现将几种二极管的作用介绍如下:

发光二极管:它具有单向导电性。只有当外加的正向电压使得正向电流足够大时才发光,正向电流愈大,发光愈强。

光电二极管:它是远红外线接收管,是一种光能与电能进行转换的器件。光电二极管的工作原理:它是利用PN结外加反向电压时,在光线照射下,改变反向电流和反向电阻,当没有光照射时,反向电流很小,反向电阻很大;当有光照射时,反向电阻减小,反向电流加大。

点接触型二极管,通过的电流小,结电容小,适用于高频电路和开关电路。

面接触型二极管,结面积大,电流大,结电容大,适用于低频整流电路。

平面型二极管,结面积较大时可以通过较大电流,适用于大功率整流,结面积较小时,可作为数字电路中的开关管。

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