二极管的特性与应用.docx
二极管的工作原理晶体二极管为一个由P型半导体和n型半导体形成的p-n结，在其界面处两侧形成空间电 荷层，并建有自建电场。当不存在外加电压时，由于p-n结两边载流子浓度差引起的扩散 电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。当外界有正向电压偏置时，外界电场和自建电场的互相抑消作用使载流子的扩散电流增加引 起了正向电流。当外界有反向电压偏置时，外界电场和自建电场进一步加强，形成在一定反向电压范围内与 反向偏置电压值无关的反向饱和电流10。当外加的反向电压高到一定程度时，p-n结空间电荷层中的电场强度达到临界值产生载流子 的倍增过程，产生大量电子空穴对，产生了数值很大的反向击穿电流，称为二极管的击穿现 象。二极管的类型二极管种类有很多，按照所用的半导体材料，可分为错二极管（Ge管）和硅二极管（Si管）。根据其不同用途，可分为检波二极管、整流二极管、稳压二极管、开关二极管等。按照管芯 结构，又可分为点接触型二极管、面接触型二极管及平面型二极管。点接触型二极管是用一 根很细的金属丝压在光洁的半导体晶片表面，通以脉冲电流，使触丝一端与晶片牢固地烧结 在一起，形成一个"PN结"。由于是点接触，只允许通过较小的电流（不超过几十毫安）， 适用于高频小电流电路，如收音机的检波等。面接触型二极管的mPN结"面积较大，允许通过较大的电流（几安到几十安），主要用于 把交流电变换成直流电的"整流"电路中。平面型二极管是一种特制的硅二极管，它不仅能通过较大的电流，而且性能稳定可靠，多用 于开关、脉冲及高频电路中。二极管的导电特性二极管最重要的特性就是单方向导电性。在电路中，电流只能从二极管的正极流入，负极流 出。下面通过简单的实验说明二极管的正向特性和反向特性。正向特性在电子电路中，将二极管的正极接在高电位端，负极接在低电位端，二极管就会导通，这种 连接方式，称为正向偏置。必须说明，当加在二极管两端的正向电压很小时，二极管仍然不 能导通,流过二极管的正向电流十分微弱。只有当正向电压达到某一数值（这一数值称为"门 槛电压"，褚管约为0.2V,硅管约为0.6V）以后，二极管才能直正导通。导通后二极管两 端的电压基本上保持不变（错管约为0.3V,硅管约为0.7V）,称为二极管的"正向压降"。2、反向特性 在电子电路中，二极管的正极接在低电位端，负极接在高电位端，此时二极管中几乎没有电 流流过，此时二极管处于截止状态，这种连接方式，称为反向偏置。二极管处于反向偏置时， 仍然会有微弱的反向电流流过二极管，称为漏电流。当二极管两端的反向电压增大到某一数 值，反向电流会急剧增大，二极管将失去单方向导电特性，这种状态称为二极管的击穿。二极管的主要参数用来表示二极管的性能好坏和适用范围的技术指标，称为二极管的参数。不同类型的二极管 有不同的特性参数。对初学者而言，必须了解以下几个主要参数：1、额定正向工作电流是指二极管长期连续工作时允许通过的最大正向电流值。因为电流通过管子时会使管芯发热, 温度上升，温度超过容许限度（硅管为140左右，错管为90左右）时，就会使管芯过热而 损坏。所以，二极管使用中不要超过二极管额定正向工作电流值。例如，常用的IN4001 4007型错二极管的额定正向工作电流为1A。2、最高反向工作电压加在二极管两端的反向电压高到一定值时，会将管子击穿，失去单向导电能力。为了保证使 用安全，规定了最高反向工作电压值。例如，IN4001二极管反向耐压为50V, IN4007反向耐压为IOoOV。3、反向电流反向电流是指二极管在规定的温度和最高反向电压作用下，流过二极管的反向电流。反向电 流越小，管子的单方向导电性能越好。值得注意的是反向电流与温度有着密切的关系，大约 温度每升高10,反向电流增大一倍。例如2AP1型错二极管,在25时反向电流若为250uA, 温度升高到35,反向电流将上升到500uA,依此类推，在75时，它的反向电流已达8mA, 不仅失去了单方向导电特性，还会使管子过热而损坏。又如，2CP10型硅二极管，25时反 向电流仅为5uA,温度升高到75时，反向电流也不过160uA0故硅二极管比错二极管在 高温下具有较好的稳定性。测试二极管的好坏初学者在业余条件下可以使用万用表测试二极管性能的好坏。测试前先把万用表的转换开关 拨到欧姆档的RXIK档位（注意不要使用RXI档，以免电流过大烧坏二极管），再将红、黑 两根表笔短路，进行欧姆调零。1、正向特性测试把万用表的黑表笔（表内正极）搭触二极管的正极，红表笔（表内负极）搭触二极管的负 极。若表针不摆到0值而是停在标度盘的中间，这时的阻值就是二极管的正向电阻，一般 正向电阻越小越好。若正向电阻为O值，说明管芯短路损坏，若正向电阻接近无穷大值， 说明管芯断路。短路和断路的管子都不能使用。2、反向特性测试把万且表的红表笔搭触二极管的正极，黑表笔搭触二极管的负极，若表针指在无穷大值或接 近无穷大值，管子就是合格的。二极管的应用1、整流二极管利用二极管单向导电性，可以把方向交替变化的交流电变换成单一方向的脉动直流电。2、开关元件二极管在正向电压作用下电阻很小，处于导通状态，相当于一只接通的开关；在反向电压作 用下，电阻很大，处于截止状态，如同一只断开的开关。利用二极管的开关特性，可以组成 各种逻辑电路。3、限幅元件二极管正向导通后，它的正向压降基本保持不变（硅管为onv，错管为03V）。利用这一 特性，在电路中作为限幅元件，可以把信号幅度限制在一定范围内。4、继流二极管在开关电源的电感中和继电器等感性负载中起继流作用。5、检波二极管在收音机中起检波作用。6、变容二极管使用于电视机的高频头中。
