晶體二極管的選用常識
電子發(fā)燒友導(dǎo)讀:本內(nèi)容從各種類型的二極管出發(fā),一一介紹二極管的選擇技巧。
晶體二極管的類型很多,僅普通二極管就有用于檢波的檢波二極管,用于整流的整流二極管,還有穩(wěn)壓、開關(guān)二極管等;特殊用途的二極管有,發(fā)光二極管,磁敏二極管、光電二極管,激光二極管等。在選用各類型晶體二極管時,既要根據(jù)他們的用途、性能和主要參數(shù),又要根據(jù)各種電路的不同要求來選擇二極管。
1.選用二極管的基本思路
首先要根據(jù)具體電路的要求選用不同類型、不同特性的二極管。
二極管的種類繁多,同一種類的二極管又有不同型號或不同系列。在電子電路中作檢波用,就要選用檢波二極管,并且要注意不同型號的管子的參數(shù)和特性差異。在電路中作整流用,就要選用整流二極管,并且要注意功率的大小,電路的工作頻率和工作電壓。在電路中作電子調(diào)諧用,可選用變?nèi)荻O管和開關(guān)二極管。選用變?nèi)荻O管要特別注意零偏壓結(jié)電容和電容變化范圍等參數(shù),并且根據(jù)不同的頻率覆蓋范圍,選用不同特性的變?nèi)荻O管出在電子調(diào)諧電路中選用開關(guān)管時,只要最高反向工作電壓高于電子調(diào)諧器的開關(guān)電壓,最大平均整流電流大于工作電流就可以;而對反向恢復(fù)時間要求并不嚴(yán)格。電源穩(wěn)壓等穩(wěn)壓電路就要選用穩(wěn)壓管,并注意穩(wěn)壓值的選用。另外,在一些特殊電路中,我們還要選用發(fā)光二極管。光電二極管、磁敏二極管等等。我們在介紹各類型二極管的具體選用方法時再一一介紹。
第二,在選好二極管類型的基礎(chǔ)上,要選好二極管的各項主要技術(shù)參數(shù),使這些電參數(shù)和特性符合電路要求,并且要注意不同用途的二極管對哪些參數(shù)要求更嚴(yán)格,這些都是我們選用二極管的依據(jù)。比如選用整流二極管時,要特別注意最大整流電流,2AP1型二極管的最大整流電流為16mA;2CP1A型管為500mA等。使用時通過二極管的電流不能超過這個數(shù)值。并且對整流二極管來說,反向電流越小,說明二極管的單向?qū)щ娦阅茉胶谩?/font>
在選用穩(wěn)壓管時,除了要注意穩(wěn)定電壓、最大工作電流等參數(shù)外,還要注意選用動態(tài)電阻較小的穩(wěn)壓管,因動態(tài)電阻越小,穩(wěn)壓管性能越好。例如,2CW53型穩(wěn)壓管的動態(tài)電阻Rz≤50mΩ;2CW55型管的Rz≤10mΩ。在選用開關(guān)二極管時,開關(guān)時間很重要,這主要由反向恢復(fù)時間這個參數(shù)決定。選用時,要注意此參數(shù)的對比,選用更符合要求的開關(guān)二極管。比如2CK19型開關(guān)二極管的反向恢復(fù)時間小于5nS;CAK6型管的反向恢復(fù)時間為150nS。
在選用二極管的各項主要參數(shù)時,除了從有關(guān)的資料和《晶體管手冊》查出相應(yīng)的參數(shù)值滿足電路要求后,還最好用萬用表及其他儀器復(fù)測一次,使選用的二極管參數(shù)符合要求,并留有一定的余量。
第三,根據(jù)電路的要求和電子設(shè)備的尺寸,選好二極管的外形、尺寸大小和封裝形式。
二極管的外形、大小及封裝形式多種多樣,外形有圓形的、方形的、片狀的、小型的。超小型的、有大中型的;封裝形式有全塑封裝、金屬外殼封裝等。我們在選擇時,可根據(jù)性能要求和使用條件(包括整機(jī)的尺寸)選用符合條件的二極管。
在上述二極管的種類、型號、參數(shù)等均選好以后,再看一下二極管的外形是否完好無損,引出電極線有無折斷,管上標(biāo)志的規(guī)格、型號、極性等是否清楚。最后還應(yīng)用萬用表和其他方法來檢查一下二極管的性能好壞。用萬用表判別其好壞的方法如下:
利用二極管的單向?qū)щ娞匦?,我們可以用萬用電表測其正反向電阻,來判斷它的好壞。測試的方法是將指針式萬用電表置于R×100檔或R×1k檔,測二極管的電阻,然后將紅表筆和黑表筆倒換一下再測。若兩次測得的電阻一大一小,且大的那一次趨于無窮大,就可斷定這個二極管是良好的。同時還可以斷定二極兩端的正負(fù)。即當(dāng)測得阻值較小時,黑表筆接的那一端即為二極管的正極。
兩次測量中可能發(fā)現(xiàn)如下幾種情況:
① 一次電阻接近于無窮大,而另一次電阻較小,則斷定二極管良好;
②兩次測量,電阻都為無窮大,則斷定二極管內(nèi)斷路;
③兩次測量電阻都很小,則斷定二極管短路即被擊穿;
④兩次測量電阻都一樣,則斷定二極管失去單向?qū)щ娮饔茫?/font>
⑤兩次測量電阻相差不太大,則斷定二極管的單向?qū)щ娦圆睢?/font>
2.各種二極管的選用方法
(1)檢波二極管的選用
檢波二極管在電子電路中用來把調(diào)制在高頻電磁波上的低頻信號(如音頻信號)檢出來。一般高頻檢波電路選用鍺點接觸型檢波二極管。它的結(jié)電容小,反向電流小,工作頻率高。選用檢波二極管時,要選擇工作頻率滿足要求,結(jié)電容小,反向電流小的二極管均可,但主要考慮的是工作頻率。按頻率的要求選用,2AP1型~2AP8型(包括2AP8A、2AP8B型)適用于150MHz以下;2AP9、2AP10型適用于100MHz以下;2AP31A型適用于400MHz以下;2AP32型適用于 2000MHz以下等。晶體管收音機(jī)的檢波電路可選用2AP9、2AP10型管,它的工作頻率可達(dá)100MHz、結(jié)電容小于1pF,適合作小信號檢波。
檢波二極管有正負(fù)極性區(qū)分,一般在二極管的殼體上印有二極管符號,表示檢波二極管引線的正極和負(fù)極。標(biāo)志不清的可以看二極管外形,端頭較小且有一圈凹痕的一端,裝有晶片、一是負(fù)極。也可以用指針式萬用表的R×1k檔測量檢波二極管的直流電阻。當(dāng)歐姆表指示為數(shù)百歐時,是二極管的正向電阻,這時萬用表的黑表筆接觸的一端就是二極管的正極;如果測量的檢波二極管的電阻很大(在數(shù)百千歐以上),則是二極管的反向電阻,萬用表的黑表筆接觸的一端是二極管的負(fù)極。檢波二極管的正向電阻在200Ω~900Ω較好;而它的反向電阻則是越大越好。
在收音機(jī)、錄音機(jī)的檢波電路中,可選用2AP9、2AP1O等型號的二極管。自動音量控制電路中也可選用上述檢波二極管。當(dāng)然在急需的條件下,損壞了一個PN結(jié)的高頻晶體三極管也可用作檢波二極管。
(2)穩(wěn)壓二極管的選用
穩(wěn)壓二極管是工作在反向擊穿狀態(tài)下的,使管子兩端電壓基本不變的一種特殊二極管。選用穩(wěn)壓管時,要根據(jù)具體電子電路來考慮,簡單的并聯(lián)穩(wěn)壓電源,輸出電壓就是穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓。晶體管收音機(jī)的穩(wěn)壓電源可選用2CW54型的穩(wěn)壓管,其穩(wěn)定電壓達(dá)6.5V即可。
穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值離散性很大,即使同一廠家同一型號產(chǎn)品其穩(wěn)定電壓值也不完全一樣,這一點在選用時應(yīng)加注意。對要求較高的電路選用前對穩(wěn)壓值應(yīng)進(jìn)行檢測。
使用穩(wěn)壓管時應(yīng)注意,二極管的反向電流不能無限增大,否則會導(dǎo)致二極管的過熱損壞。因此,穩(wěn)壓管在電路中一般需串聯(lián)限流電阻。在選用穩(wěn)壓管時,如需要穩(wěn)壓值較大的管子,維修現(xiàn)場又沒有,可用幾只穩(wěn)壓值低的管子串聯(lián)使用;當(dāng)需要穩(wěn)壓值較低的管子時而又買不到,可以用普通硅二極管正向?qū)ù娣€(wěn)壓管用。比如用兩只2CZ82A硅二極管串聯(lián),可當(dāng)作一個1.4V的穩(wěn)壓管使用;但穩(wěn)壓管一般不得并聯(lián)使用。
目前國產(chǎn)穩(wěn)壓管還有三個電極的,如2DW7型穩(wěn)壓管。這種穩(wěn)壓管是將兩個穩(wěn)壓二極管相互對稱地封裝在一起,使兩個穩(wěn)壓管的溫度系數(shù)相互抵消,提高了管子的穩(wěn)定性。這種三個電極的穩(wěn)壓管的外形很像晶體三極管,選用的時候要加以區(qū)別。
在收錄機(jī)、彩色電視機(jī)的穩(wěn)壓電路中,可以選用1N4370型、1N746-1N986型系列穩(wěn)壓二極管。比如1N966型管(2CW8)的穩(wěn)定電壓為16V,動態(tài)電阻為17Ω,電壓溫度系數(shù)為0.09。1N975型(2CW71)穩(wěn)定電壓力39V,動態(tài)電阻為80Ω,反向測試電流為3.0mA,反向漏電流為5uA,功耗為500mw。
在電氣設(shè)備和其他無線電電子設(shè)備的穩(wěn)壓電路中可選用硅穩(wěn)壓二極管,如 2CW100-2CW121系列型穩(wěn)壓管。
(3)整流二極管的選用
在整流電路中,要選用整流二極管。選用前要先了解整流電路的輸入電壓、輸出電流。整流電路的形式及各項參數(shù)值等。然后根據(jù)電路的具體要求選用合適的整流二極管。在串聯(lián)型電源電路中可選用一般的整流二極管。只要有足夠大的整流電流和反向工作電壓就可以選用。在低壓整流電路中,所選用的整流二極管的正向電壓應(yīng)盡量小。在選用彩色電視機(jī)行掃描電路中整流二極管時,除了考慮最高反向電壓、最大整流電流、最大功耗等參數(shù)外,還要重點考慮二極管的開關(guān)時間,不能用普通整流二極管。一般可選用FR-200、FR-206以及FR300-307系列整流管,它們的開關(guān)時間小于0.85uS。在電視機(jī)的穩(wěn)壓電源中,一般為開關(guān)型穩(wěn)壓電源,應(yīng)選用反向恢復(fù)時間短的快速恢復(fù)整流二極管??蛇x用PFR150-157系列,其反向恢復(fù)時間為0.85uS。在收音機(jī)、收錄機(jī)的電源部分用于整流的二極管,可選用硅塑封的普通整流二極管,比如2CE系列,1N4000系列,1N5200系列。1N4001型(2CZ85B)整流二極管的額定正向整流電流為1A。
(4)變?nèi)荻O管的選用
變?nèi)荻O管是專門作為“壓控可變電容器”的特殊二極管,它有很寬的容量變化范圍,很高的Q值。變?nèi)荻O管的導(dǎo)電特性與檢波二極管相似,但結(jié)構(gòu)卻不同。變?nèi)荻O管為獲得較大的結(jié)電容和較寬的可變范圍,多用面接觸型和臺面型結(jié)構(gòu)。變?nèi)荻O管適用于電視機(jī)的電子調(diào)諧電路;在調(diào)頻收音機(jī)的AFC電路中,作為壓控可變電容在振蕩回路中使用。
選用變?nèi)荻O管時,要注意結(jié)電容和電容變化范圍。使用變?nèi)荻O管時,要避免變?nèi)荻O管的直流控制電壓與振蕩電路直流供電系統(tǒng)之間的相互影響;通常采用電感或大電阻來作兩者的隔離。另外,變?nèi)荻O管的工作點要選擇合適,即直流反偏壓要選適當(dāng)。一般要選用相對容量變化大的反向偏壓小的變?nèi)荻O管。
下面為幾種變?nèi)荻O管的選用參考參數(shù):
1S2268型管:反向電壓:25V
電容變化范圍:3.5pF-6.0pF
品質(zhì)因素Q值:200(50MHz)
2CC1型管:反向電壓:25V
電容變化范圍:3.6pF-6.5pF
Q值:250(50MHz)
MV201型管:反向電壓:23V
電容變化范圍:9.0pF-14pF
Q值:160(50MHz)。
(5)開關(guān)二極管的選用
開關(guān)二極管是利用PN結(jié)的單向?qū)щ娦?,在電路中對電流進(jìn)行控制,來實現(xiàn)對電路開和關(guān)的控制。開關(guān)二極管常用于開關(guān)電路、限幅電路、檢波電路等。開關(guān)二極管多以玻璃和陶瓷封裝,硅開關(guān)二極管的開關(guān)時間比鍺開關(guān)管短,只有幾個nS。
在收錄機(jī)、電視機(jī)及其他電子設(shè)備的開關(guān)電路中(包括檢波電路),常選用2CK、2AK系列小功率開關(guān)二極管。2CK系列為硅平面開關(guān)二極管,(如2CK70-2CK71型)常用于高速開關(guān)電路;2AK系列為點接觸鍺開關(guān)二極管,常用于中速開關(guān)電路。新生產(chǎn)的整機(jī)配套用開關(guān)二極管也有用同外標(biāo)準(zhǔn)(同外型號)的開關(guān)二極管,比如 1N4148、1N4151、1N4152等。在彩色電視機(jī)的高速開關(guān)電路中,可選用這類開關(guān)二極管。在錄像機(jī)、彩色電視機(jī)的電子調(diào)諧器等開關(guān)電路中,可選用MA165、MA166、MA167型高速開關(guān)二極管。
(6)發(fā)光二極管的選用
發(fā)光二極管和普通二極管一樣是由一個N結(jié)組成的,它具有單向?qū)щ姷奶匦?。可見發(fā)光二極管有砷化鋁(GaAs)、磷化鎵(GaP)和磷砷化鎵(GaAsP)發(fā)光二極管,因它們耗電低,可直接用集成電路或雙極型電路推動發(fā)光,可選用作為家用電器和其他電子設(shè)備的通斷指示或數(shù)指顯示。如果我們把發(fā)光二極管(GaP/GaAsP)的管芯制成條狀,用7條形發(fā)光二極管組成七段式數(shù)碼管和符號管,可選用作為數(shù)字化儀表、計算機(jī)和其他電子設(shè)備的數(shù)字顯示。它具有體積小、工作電壓低,亮度高、壽命長、視角大的特點。比如BSR3161型發(fā)紅光的磷化鎵發(fā)光管的每段工作電壓只有2.5V,發(fā)光強(qiáng)度大于0.35mcd;BSR4103G型發(fā)光二極管發(fā)光強(qiáng)度大于1.5mcd;BSR6103C型管的工作電壓2.5V,發(fā)光強(qiáng)度大于10mcd。
選用發(fā)光二極管時,可先用萬用表的R×1k檔(最好用通斷器串一個100Ω電阻來測)測其正反向電阻和發(fā)光管發(fā)光情況。發(fā)光二極管的正向電阻一般應(yīng)小于50Ω-80Ω;反向電阻應(yīng)大于400kΩ。在測正向電阻時,發(fā)光二極管本身應(yīng)發(fā)光,如果測正、反向電阻時(兩次測試)發(fā)光二極管都不亮,說明該二極管已損壞,不能選用;如果測得正、反向電阻均為零,說明發(fā)光管內(nèi)部擊穿短路;如果正、反向電阻均為無窮大,說明發(fā)光二極管內(nèi)部開路、另外,還可用兩只同型號的萬用表,把兩表的一只紅表筆和一只黑表筆串聯(lián)起來使用(以提供較高的正向電壓),將萬用表均撥到R×10檔,測量發(fā)光管能否正常發(fā)光。
使用發(fā)光二極管時,第一,要注意判別正負(fù)極性。對全塑封的發(fā)光管電極引線較長的是正極,較短的是負(fù)極;對有金屬管座的發(fā)光管(上面罩一光學(xué)透鏡)。管側(cè)有一突起,靠近突起的是正極。第二,使用調(diào)整發(fā)光二極管工作點時,不要只注意其電壓值,主要使它的工作電流不能超過規(guī)定值。第三,大功率的砷化鎵發(fā)光二極管因工作電流較大。管子易發(fā)熱,使用時注意加散熱片。第四,發(fā)光二極管的管帽大多用透明樹脂封裝,使用時不要沾上污物,不要磨損劃傷。
紅外發(fā)光二極管可選用作光電控制電路的光源;另外還可把小功率的紅外發(fā)光管和硅光電二極管組裝在一起,制成光電開關(guān)器件,在自動控制電路中做隔離式開關(guān)用。
使用變色和三色發(fā)光二極管時,第一要注意管腳排列,并要串接限流電阻,確保發(fā)光管通過規(guī)定電流。第二,焊接時,要注意散熱,焊接時間不要過長。第三,注意保護(hù)管殼、管帽光潔,確保透光性好。第四,變色發(fā)光二極管的使用環(huán)境溫度在+85℃以下,溫度越低管子的發(fā)光亮度越高,在低溫時,發(fā)光性能非常好。第五,使用時,注意管腳的正、負(fù)極,如將管子接反了,發(fā)光管就不能發(fā)光。
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