二極管是最常用的電子元件之一,它最大的特性就是單向?qū)щ?,也就?a href="http://wenjunhu.com/tags/電流/" target="_blank">電流只可以從二極管的一個方向流過,二極管的作用有整流電路,檢波電路,穩(wěn)壓電路,各種調(diào)制電路,主要都是由二極管來構(gòu)成的,其原理都很簡單,正是由于二極管等元件的發(fā)明,才有我們現(xiàn) 在豐富多彩的電子信息世界的誕生,既然二極管的作用這么大那么我們應(yīng)該如何去檢測這個元件呢,其實很簡單只要用萬用表打到電阻檔測量一下反向電阻如果很小就說明這個二極管是壞的,反向電阻如果很大這就說明這個二極管是好的。對于這樣的基礎(chǔ)元件我們應(yīng)牢牢掌握住他的作用原理以及基本電路,這樣才能為以后的電子技術(shù)學習打下良好的基礎(chǔ)。
二極管是由管芯、管殼和兩個電極構(gòu)成。管芯就是一個PN結(jié),在PN結(jié)的兩端各引出一個引線,并用塑料、玻璃或金屬材料作為封裝外殼,就構(gòu)成了晶體二極管,如下圖所示。P區(qū)的引出的電極稱為正極或陽極,N區(qū)的引出的電極稱為負極或陰極。
二極管的伏安特性
半導體二極管的核心是PN結(jié),它的特性就是PN結(jié)的特性——單向?qū)щ娦浴3@梅蔡匦郧€來形象地描述二極管的單向?qū)щ娦浴?/p>
若以電壓為橫坐標,電流為縱坐標,用作圖法把電壓、電流的對應(yīng)值用平滑的曲線連接起來,就構(gòu)成二極管的伏安特性曲線,如下圖所示(圖中虛線為鍺管的伏安特性,實線為硅管的伏安特性)。
下面對二極管伏安特性曲線加以說明:
1.正向特性
二極管兩端加正向電壓時,就產(chǎn)生正向電流,當正向電壓較小時,正向電流極?。◣缀鯙榱悖?,這一部分稱為死區(qū),相應(yīng)的A(A′)點的電壓稱為死區(qū)電壓或門檻電壓(也稱閾值電壓),硅管約為0.5V,鍺管約為0.1V,如圖中OA(OA′)段。
當正向電壓超過門檻電壓時,正向電流就會急劇地增大,二極管呈現(xiàn)很小電阻而處于導通狀態(tài)。這時硅管的正向?qū)▔航导s為0.6~0.7V,鍺管約為0.2~0.3V,如圖中AB(A′B′)段。
二極管正向?qū)〞r,要特別注意它的正向電流不能超過最大值,否則將燒壞PN結(jié)。
2.反向特性
二極管兩端加上反向電壓時,在開始很大范圍內(nèi),二極管相當于非常大的電阻,反向電流很小,且不隨反向電壓而變化。此時的電流稱之為反向飽和電流IR,見圖中OC(OC′)段。
3.反向擊穿特性
二極管反向電壓加到一定數(shù)值時,反向電流急劇增大,這種現(xiàn)象稱為反向擊穿。此時對應(yīng)的電壓稱為反向擊穿電壓,用UBR表示,如圖1.11中CD(C′D′)段。
4.溫度對特性的影響
由于二極管的核心是一個PN結(jié),它的導電性能與溫度有關(guān),溫度升高時二極管正向特性曲線向左移動,正向壓降減小;反向特性曲線向下移動,反向電流增大。
二極管的分類
一、按半導體材料分類
二極管按其使用的材料可分為鍺(Ge)二極管、硅(Si)二極管、砷化鎵(GaAs)二極管、磷化鎵(GaP)二極管等。
二、按封裝形式分類
二極管按其封裝形式可分為塑料二極管、玻璃二極管、金屬二極管、片狀二極管、無引線圓柱形二極管。
三、按結(jié)構(gòu)分類
半導體二極管主要是依靠PN結(jié)而工作的。與PN結(jié)不可分割的點接觸型和肖特基型,也被列入一般的二極管的范圍內(nèi)。包括這兩種型號在內(nèi),根據(jù)PN結(jié)構(gòu)造面的特點,把晶體二極管分類如下:
1、點接觸型二極管
點接觸型二極管是在鍺或硅材料的單晶片上壓觸一根金屬針后,再通過電流法而形成的。因此,其PN結(jié)的靜電容量小,適用于高頻電路。但是,與面結(jié)型相比較,點接觸型二極管正向特性和反向特性都差,因此,不能使用于大電流和整流。因為構(gòu)造簡單,所以價格便宜。對于小信號的檢波、整流、調(diào)制、混頻和限幅等一般用途而言,它是應(yīng)用范圍較廣的類型。
2、鍵型二極管
鍵型二極管是在鍺或硅的單晶片上熔接或銀的細絲而形成的。其特性介于點接觸型二極管和合金型二極管之間。與點接觸型相比較,雖然鍵型二極管的PN結(jié)電容量稍有增加,但正向特性特別優(yōu)良。多作開關(guān)用,有時也被應(yīng)用于檢波和電源整流(不大于50mA)。在鍵型二極管中,熔接金絲的二極管有時被稱金鍵型,熔接銀絲的二極管有時被稱為銀鍵型。
3、合金型二極管
在N型鍺或硅的單晶片上,通過合金銦、鋁等金屬的方法制作PN結(jié)而形成的。正向電壓降小,適于大電流整流。因其PN結(jié)反向時靜電容量大,所以不適于高頻檢波和高頻整流。
4、擴散型二極管
在高溫的P型雜質(zhì)氣體中,加熱N型鍺或硅的單晶片,使單晶片表面的一部變成P型,以此法PN結(jié)。因PN結(jié)正向電壓降小,適用于大電流整流。最近,使用大電流整流器的主流已由硅合金型轉(zhuǎn)移到硅擴散型。
5、臺面型二極管
PN結(jié)的制作方法雖然與擴散型相同,但是,只保留PN結(jié)及其必要的部分,把不必要的部分用藥品腐蝕掉。其剩余的部分便呈現(xiàn)出臺面形,因而得名。初期生產(chǎn)的臺面型,是對半導體材料使用擴散法而制成的。因此,又把這種臺面型稱為擴散臺面型。對于這一類型來說,似乎大電流整流用的產(chǎn)品型號很少,而小電流開關(guān)用的產(chǎn)品型號卻很多。
6、平面型二極管
在半導體單晶片(主要地是N型硅單晶片)上,擴散P型雜質(zhì),利用硅片表面氧化膜的屏蔽作用,在N型硅單晶片上僅選擇性地擴散一部分而形成的PN結(jié)。因此,不需要為調(diào)整PN結(jié)面積的藥品腐蝕作用。由于半導體表面被制作得平整,故而得名。并且,PN結(jié)合的表面,因被氧化膜覆蓋,所以公認為是穩(wěn)定性好和壽命長的類型。最初,對于被使用的半導體材料是采用外延法形成的,故又把平面型稱為外延平面型。對平面型二極管而言,似乎使用于大電流整流用的型號很少,而作小電流開關(guān)用的型號則很多。
7、合金擴散型二極管
它是合金型的一種。合金材料是容易被擴散的材料。把難以制作的材料通過巧妙地摻配雜質(zhì),就能與合金一起過擴散,以便在已經(jīng)形成的PN結(jié)中獲得雜質(zhì)的恰當?shù)臐舛确植?。此法適用于制造高靈敏度的變?nèi)荻O管。
8、外延型二極管
用外延面長的過程制造PN結(jié)而形成的二極管。制造時需要非常高超的技術(shù)。因能隨意地控制雜質(zhì)的不同濃度的分布,故適宜于制造高靈敏度的變?nèi)荻O管。
9、肖特基二極管
基本原理是:在金屬(例如鉛)和半導體(N型硅片)的接觸面上,用已形成的肖特基來阻擋反向電壓。肖特基與PN結(jié)的整流作用原理有根本性的差異。其耐壓程度只有40V左右。其特長是:開關(guān)速度非??欤悍聪蚧謴蜁r間trr特別地短。因此,能制作開關(guān)二極和低壓大電流整流二極管。