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  • 晶体二极管

    晶体二极管(crystaldiode)固态电子器件中的半导体两端器件。这些器件主要的特征是具有非线性的电流-电压特性。此后随着半导体材料和工艺技术的发展,利用不同的半导体材料、掺杂分布、几何结构,研制出结构种类繁多、功能用途各异的多种晶体二极管。制造材料有锗、硅及化合物半导体。晶体二极管可用来产生、控制、接收、变换、放大信号和进行能量转换等。

    编辑摘要

    基本信息 编辑信息模块

    名称: 晶体二极管 英文名: crystaldiode
    别称: 二极管 原理: 依靠PN结而工作
    特 征: 具有非线性的电流-电压特性

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    二极管简介/晶体二极管 编辑

    晶体二极管,简称二极管(diode);它只往一个方向传送电流的电子零件。它是一种具有1个零件号接合的2个端子的器件,具有按照外加电压的方向,使电流流动或不流动的性质。晶体二极管为一个由p型半导体和n型半导体形成的PN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PN 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。

    分类/晶体二极管 编辑

    半导体二极管主要是依靠PN结而工作的。与PN结不可分割的点接触型和肖特基型,也被列入一般的二极管的范围内。包括这两种型号在内,根据PN结构造面的特点,把晶体二极管分类如下:

    根据构造分类

    ⒈点接触型二极管

    点接触型二极管是在锗或硅材料的单晶片上压触一根金属针后,再通过电流法而形成的。因此,其PN结的静电容量小,适用于高频电路。但是,与面结型相比较,点接触型二极管正向特性和反向特性都差,因此,不能使用于大电流和整流。因为构造简单,所以价格便宜。对于小信号的检波、整流、调制、混频和限幅等一般用途而言,它是应用范围较广的类型。

    ⒉键型二极管

    发光二极管 发光二极管

    键型二极管是在锗或硅的单晶片上熔接金或银的细丝而形成的。其特性介于点接触型二极管和合金型二极管之间。与点接触型相比较,虽然键型二极管的PN结电容量稍有增加,但 正向特性特别优良。多作开关用,有时也被应用于检波和电源整流(不大于50mA)。在键型二极管中,熔接金丝的二极管有时被称金键型,熔接银丝的二极管有时被称为银键型。

    ⒊合金型二极管

    在N型锗或硅的单晶片上,通过合金铟、铝等金属的方法制作PN结而形成的。正向电压降小,适于大电流整流。因其PN结反向时静电容量大,所以不适于高频检波和高频整流。

    ⒋扩散型二极管

    在高温的P型杂质气体中,加热N型锗或硅的单晶片,使单晶片表面的一部变成P型,以此法PN结。因PN结正向电压降小,适用于大电流整流。

    ⒌台面型二极管

    PN结的制作方法虽然与扩散型相同,但是,只保留PN结及其必要的部分,把不必要的部分用药品腐蚀掉。其剩余的部分便呈现出台面形,因而得名。初期生产的台面型,是对半导体材料使用扩散法而制成的。因此,又把这种台面型称为扩散台面型。对于这一类型来说,似乎大电流整流用的产品型号很少,而小电流开关用的产品型号却很多。

    ⒍平面型二极管

    在半导体单晶片(主要地是N型硅单晶片)上,扩散P型杂质,利用硅片表面氧化膜的屏蔽作用,在N型硅单晶片上仅选择性地扩散一部分而形成的PN结。因此,不需要为调整PN结面积的药品腐蚀作用。由于半导体表面被制作得平整,故而得名。并且,PN结合的表面,因被氧化膜覆盖,所以公认为是稳定性好和寿命长的类型。最初,对于被使用的半导体材料是采用外延法形成的,故又把平面型称为外延平面型。对平面型二极管而言,似乎使用于大电流整流用的型号很少,而作小电流开关用的型号则很多。

    ⒎合金扩散型二极管

    它是合金型的一种。合金材料是容易被扩散的材料。把难以制作的材料通过巧妙地掺配杂质,就能与合金一起过扩散,以便在已经形成的PN结中获得杂质的恰当的浓度分布。此法适用于制造高灵敏度的变容二极管。

    ⒏外延型二极管

    用外延面长的过程制造PN结而形成的二极管。制造时需要非常高超的技术。因能随意地控制杂质的不同浓度的分布,故适宜于制造高灵敏度的变容二极管。

    根据用途分类

    ⒈检波用二极管

    一般二极管 一般二极管

    就原理而言,从输入信号中取出调制信号是检波,以整流电流的大小(100mA)作为界线通常把输出电流小于100mA的叫检波。锗材料点接触型、工作频率可达400MHz,正向压降小,结电容小,检波效率高,频率特性好,为2AP型。类似点触型那样检波用的二极管,除用于 检波外,还能够用于限幅、削波、调制、混频、开关等电路。也有为调频检波专用的特性一致性好的两只二极管组合件。

    ⒉整流用二极管

    整流二极管的内部结构为一个PN结,外形封装有金属壳封、塑料封装和玻璃封装等多种形式。其管性大小随整流管的参数而异。整流二极管主要用于整流电路,利用二极管的单项导电性,将交流电变为直流电。由于整流管的正向电流较大,所以整流二极管多为面接触型的二极管,结面积大、结电容大,但工作频率低。2CP系列管壳用于小电流整流。

    ⑴最大整流电流

    是指整流二极管长时间工作所允许通过的最大电流值。

    ⑵最高反向工作电压

    它是指整流二极管两端的反向电压不能超过规定的电压所允许的值。如超过这个允许值,整流管就可能击穿。

    ⑶最大反向电流

    它是指整流二极管在最高反向工作电压下工作时,允许通过整流管的反向电流。反向电流越小,说明整流二极管的单向导电性能越好。

    ⑷最高工作频率

    它是指整流二极管能正常工作的最高频率,选用时,必须使二极管的工作频率低于此值;如高于此值,整流二极管的单向导电性受影响。

    ⒊限幅用二极管

    二极管 二极管

    大多数二极管能作为限幅使用。也有象保护仪表用和高频齐纳管那样的专用限幅二极管。为了使这些二极管具有特别强的限制尖锐振幅的作用,通常使用硅材料制造的二极管。也 有这样的组件出售:依据限制电压需要,把若干个必要的整流二极管串联起来形成一个整体。

    ⒋调制用二极管

    通常指的是环形调制专用的二极管。就是正向特性一致性好的四个二极管的组合件。即使其它变容二极管也有调制用途,但它们通常是直接作为调频用。

    ⒌混频用二极管

    使用二极管混频方式时,在500~10,000Hz的频率范围内,多采用肖特基型和点接触型二极管。

    ⒍放大用二极管

    用二极管放大,大致有依靠隧道二极管和体效应二极管那样的负阻性器件的放大,以及用变容二极管的参量放大。因此,放大用二极管通常是指隧道二极管、体效应二极管和变容二极管。

    ⒎开关用二极管

    开关二极管是利用二极管的单向导电性,在半导体PN结加上正向偏压后,在导通状态下,电阻很小(几十到几百欧);加上反向偏压后截止,其电阻很大(硅管在100M欧以上)。利用开关二极管的这一特性,在电路中起到控制电流通过或关断的作用,成为一个理想的电子开关。开关二极管的正向电阻很小,反向电阻很大,开关速度很快。

    常用开关二极管可分为小功率和大功率管形。小功率开关二极管主要使用于电视机、收录机及其他电子设备的开关电路、检波电路高频高速脉冲整流电路等。主要型号有2AK系列(用于中速开关电路)、2CK系列(硅平面开关,适用于高速开关电路)等。合资生产的小功率开关管有1N4148、1N4152、1N4151等型号。打功率开关二极管主要用于各类大功率电源作续流、高频整流、桥式整流及其它开关电路。主要型号有2CK27系列、2CK29系列及FR系列开关二极管(采用国外标准生产的、型号相同)等。

    主要参数:

    ⑴反向恢复时间

    反映开关管特性好坏的一个参数。开关二极管的开关时间为开通时间和反向恢复时间的总和。开通时间是指开关二极管从截止至导通所需时间,开通时间很短,一般可以忽略;反向恢复时间是指导通至截止所用时间,反向恢复时间远大于开通时间。因此反向恢复时间为开关二极管主要参数。一般硅开关二极管的反向恢复时间小于3ns~10ns;锗开关二极管的反向恢复时间要长一些。

    ⑵反向击穿电压

    是指在开关二极管两端的反向电压超过规定的值,使二极管可能击穿的电压。

    ⑶最高反向工作电压

    是指加在开关管两端的反向电压不能超过规定的允许值。

    ⑷正向电流

    肖特基二极管 肖特基二极管

    是指开关二极管在正向工作电压下工作时,允许通过开 关管的正向电流。

    ⒏变容二极管

    变容二极管使利用PN结空间电荷具有电容特性的原理制成的特殊二极管。变容二极管为反偏二极管,其结电容就是耗尽层的电容,一次可以近似把耗尽层看作为平行板电容,且导电板之间有介质。一般的二极管多数情况下,其结电容很小,不能有效利用。变容二极管的结构特殊,它具有相当大的内部电容量,并可像电容器一样地运用于电子电路中。

    主要参数:

    ⑴最高反向电压:指在变容二极管两端的反向电压不能超过的允许值

    ⑵反向击穿电压

    在施加反向电压的情况下使变容二极管击穿的电压。击穿电压决定了器件的最高反向工作电压和最小电容容量值。

    ⑶结电容

    指在一特定反向偏压下,变容二极管内部PN结的电容。

    ⑷结电容变化范围

    指反向电压从零伏变化到某一值时,结电容变化的范围。

    ⑸品质因数(Q值)

    电容储存的能量与损耗的能量之比值为该电容器的品质因数Q。变容而后跟具有内部电容,同样具有一定的Q值。并且大多数变容二极管具有很高的Q值。由于变容管的电容量与反偏压成反向变化,Q值就随着反向偏置电压的增加二增加。

    ⒐频率倍增用二极管

    对二极管的频率倍增作用而言,有依靠变容二极管的频率倍增和依靠阶跃(即急变)二极管的频率倍增。频率倍增用的变容二极管称为可变电抗器,可变电抗器虽然和自动频率控制用的变容二极管的工作原理相同,但电抗器的构造却能承受大功率。阶跃二极管又被称为阶跃恢复二极管,从导通切换到关闭时的反向恢复时间trr短,因此,其特长是急速地变成关闭的转移时间显著地短。如果对阶跃二极管施加正弦波,那么,因tt(转移时间)短,所以输出波形急骤地被夹断,故能产生很多高频谐波。

    ⒑稳压二极管

    稳压二极管在电子设备电路中,起稳定电压的作用。稳压二极管有金属外壳、塑料外壳等封装形式。

    稳压二极管 稳压二极管

    二极管的稳压作用是通过二极管的PN结反向击穿后使其两端电压变化很 小,基本维持一个恒定值来实现的。当反向电压小于击穿电压时,反向电流很小;当反向击穿电压接近击穿电压时反向电流剧增。稳压二极管在反向击穿前的导电特性于普通整流、检波二极管像是;在击穿电压下,只有限制其通过的电流(不超过额定值),它是可以安全工作在反向击穿状态下的。其管子两端电压基本保持不变,起到了稳压的作用。

    主要参数:

    ⑴最大工作电流

    是指稳压二极管长时间工作时,允许通过的最大反向电流值。在使用稳压二极管时,其工作电流不能超过这个数值,否则,可能会把稳压管烧坏。为了确保安全,在电流中必须采取限流措施,使通过稳压管的电流不超过允许值。

    ⑵稳定电压

    稳压二极管在起稳定作用的范围内,其两端的反向电压值,称为稳定电压。不同型号的稳压二极管,稳定电压是不同的。

    ⑶动态电阻

    稳压二极管在直流电压的基础上,再加上一个增量电压,稳压二极管就会有一个增量电流。增量电压于增量电流的比值,就是稳压管的动态电阻。动态电阻反映了稳压二极管的稳压特性,其值越小,稳压管性能越好。

    ⒒发光二极管

    发光二极管的内部结构为一个PN结,而且具有晶体管的通性,即单向导电性。当发光二极管的PN结上加上正向电压时,由于外加电压产生电场的方向与PN结内电场方向相反,使PN结势垒(内总电场)减弱,则载流子的扩散作用占了优势。于是P区的空穴很容易扩散到N区,N区的电子也很容易扩散到P区,相互注入的电子和空穴相遇后会产生复合。复合时产生的能量大部分以光的形式出现,会使二极管发光。

    发光二极管采用砷化镓、磷化镓、镓铝砷等材料制成。不同材料制成的发光二极管,能发出不同颜色的光。有发绿色光的磷化镓发光二极管;有发红色光的磷砷化镓发光二极管;有发红外光的砷化镓二极管;有双向变色发光二极管(加正向电压时发红光,加反向电压时发绿色光);还有三颜色变色发光二极管,等等。

    发光二极管的外形有圆形的、方形的、三角形的、组合型等,封装形式有透明和散射的;有无色和着色的等。着色散射型用D表示;白色散射性用W表示;无色透明型用C表示;着色透明型用T表示。封装形式有:金属陶瓷和全塑料3种形式,并以陶瓷和全塑料为主。

    主要参数:

    ⑴最大工作电流

    是指发光二极管长期正常工作时,所允许通过的最大电流。

    ⑵正向电压

    晶体二极管示意图 晶体二极管示意图

    是指通过规定的正向电流时,发光二极管两端产生的正向电压。 ⑶反向电流

    是指发光二极管两端加上规定的反向电压时,管内的反向电流。

    ⑷发光强度

    它表示发光二极管亮度大小的参数,其值为通过规定的电流时,在管芯垂直方向上单位面积所通过的光通量,单位是mcd。

    ⑸发光波长

    是指发光二极管在一定工作条件下,所发出光的峰值(为发光强度最大一点)对应的波长,也称峰值波长。

    根据特性分类

    点接触型二极管,按正向和反向特性分类如下。

    ⒈一般用点接触型二极管

    这种二极管正如标题所说的那样,通常被使用于检波和整流电路中,是正向和反向特性既不特别好,也不特别坏的中间产品。如:SD34、SD46、1N34A等等属于这一类。

    ⒉高反向耐压点接触型二极管

    是最大峰值反向电压和最大直流反向电压很高的产品。使用于高压电路的检波和整流。这种型号的二极管一般正向特性不太好或一般。在点接触型锗二极管中,有SD38、1N38A、OA81等等。这种锗材料二极管,其耐压受到限制。要求更高时有硅合金和扩散型。

    ⒊高反向电阻点接触型二极管

    正向电压特性和一般用二极管相同。虽然其反方向耐压也是特别地高,但反向电流小,因此其特长是反向电阻高。使用于高输入电阻的电路和高阻负荷电阻的电路中,就锗材料高反向电阻型二极管而言,SD54、1N54A等等属于这类二极管。

    ⒋高传导点接触型二极管

    它与高反向电阻型相反。其反向特性尽管很差,但使正向电阻变得足够小。对高传导点接触型二极管而言,有SD56、1N56A等等。对高传导键型二极管而言,能够得到更优良的特性。这类二极管,在负荷电阻特别低的情况下,整流效率较高。

    产品展示/晶体二极管 编辑

    1.肖特基二极管

    肖特基二极管是以其发明人肖特基博士(Schottky)命名的,SBD是肖特基势垒二极管(SchottkyBarrierDiode,缩写成SBD)的简称。SBD不是利用P型半导体与N型半导体接触形成PN结原理制作的,而是利用金属与半导体接触形成的金属-半导体结原理制作的。因此,SBD也称为金属-半导体(接触)二极管或表面势垒二极管,它是一种热载流子二极管。

    正向导通压降仅0.4V左右,而整流电流却可达到几千安培。这些优良特性是快恢复二极管所无法比拟的。中、小功率肖特基整流二极管大多采用封装形式。

    2.发光二极管

    发光二极管 发光二极管

    发光二极管简称为LED。由镓(Ga)与砷(AS)、磷(P)的化合物制成的二极管,当电子与空穴复合时能辐射出可见光,因而可以用来制成发光二极管,在电路及仪器中作为指示灯,或者组成文字或数字显示。磷砷化镓二极管发红光,磷化镓二极管发绿光,碳化硅二极管发黄光。

    它是半导体二极管的一种,可以把电能转化成光能;常简写为LED。发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成,也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后,从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子,在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合,产生自发辐射的荧光。不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同,释放出的能量越多,则发出的光的波长越短。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。

    3.稳压二极管

    稳压二极管是一个特殊的面接触型的半导体硅二极管,其V-A特性曲线与普通二极管相似,但反向击穿曲线比较陡~稳压二极管工作于反向击穿区,由于它在电路中与适当电阴配合后能起到稳定电压的作用,故称为稳压管。稳压管反向电压在一定范围内变化时,反向电流很小,当反向电压增高到击穿电压时,反向电流突然猛增,稳压管从而反向击穿,此后,电流虽然在很大范围内变化,但稳压管两端的电压的变化却相当小,利于这一特性,稳压管访问就在电路到起到稳压的作用了。而且,稳压管与其它普能二极管不同之反向击穿是可逆性的,当去掉反向电压稳压管又恢复正常,但如果反向电流超过允许范围,二极管将会发热击穿,所以,与其配合的电阻往往起到限流的作用。

    4.光电二极管

    光电二极管和普通二极管一样,也是由一个PN结组成的半导体器件,也具有单方向导电特性。但是,在电路中不是用它作整流元件,而是通过它把光信号转换成电信号。那么,它是怎样把光信号转换成电信号的呢?大家知道,普通二极管在反向电压作用在处于截止状态,只能流过微弱的反向电流,光电二极管在设计和制作时尽量使PN结的面积相对较大,以便接收入射光。光电二极管是在反向电压作用在工作的,没有光照时,反向电流极其微弱,叫暗电流;有光照时,反向电流迅速增大到几十微安,称为光电流。光的强度越大,反向电流也越大。光的变化引起光电二极管电流变化,这就可以把光信号转换成电信号,成为光电传感器件。

    5.整流二极管

    一种将交流电能转变为直流电能的半导体器件。通常它包含一个PN结,有阳极和阴极两个端子。其结构如图1所示。P区的载流子是空穴,N区的载流子是电子,在P区和N区间形成一定的位垒。外加使P区相对N区为正的电压时,位垒降低,位垒两侧附近产生储存载流子,能通过大电流,具有低的电压降(典型值为0.7V),称为正向导通状态。若加相反的电压,使位垒增加,可承受高的反向电压,流过很小的反向电流(称反向漏电流),称为反向阻断状态。整流二极管具有明显的单向导电性,其伏安特性和电路符号如图2所示。整流二极管可用半导体锗或硅等材料制造。硅整流二极管的击穿电压高,反向漏电流小,高温性能良好。通常高压大功率整流二极管都用高纯单晶硅制造(掺杂较多时容易反向击穿)。这种器件的结面积较大,能通过较大电流(可达上千安),但工作频率不高,一般在几十千赫以下。整流二极管主要用于各种低频半波整流电路,如需达到全波整流需连成整流桥使用。

    选用整流二极管时,主要应考虑其最大整流电流、最大反向工作电流、截止频率及反向恢复时间等参数。

    产品特性/晶体二极管 编辑

    二极管最主要的特性是单向导电性,其伏安特性曲线。

    ⒈正向特性

    二极管伏安特性曲线 二极管伏安特性曲线

    当加在二极管两端的正向电压(P为正、N为负)很小时(锗管小于0.1伏,硅管小于0.5伏),管子不导通,处于“截止”状态,当正向电压超过一定数值后,管子才导通,电 压再稍微增大,电流急剧暗加(见曲线I段)。不同材料的二极管,起始电压不同,硅管为0.5-0.7伏左右,锗管为0.1-0.3左右。

    ⒉反向特性

    二极管两端加上反向电压时,反向电流很小,当反向电压逐渐增加时,反向电流基本保持不变,这时的电流称为反向饱和电流(见曲线Ⅱ段)。不同材料的二极管,反向电流大小不同,硅管约为1微安到几十微安,锗管则可高达数百微安,另外,反向电流受温度变化的影响很大,锗管的稳定性比硅管差。

    ⒊击穿特性

    当反向电压增加到某一数值时,反向电流急剧增大,这种现象称为反向击穿。这时的反向电压称为反向击穿电压,不同结构、工艺和材料制成的管子,其反向击穿电压值差异很大,可由1伏到几百伏,甚至高达数千伏。

    ⒋频率特性

    由于结电容的存在,当频率高到某一程度时,容抗小到使PN结短路。导致二极管失去单向导电性,不能工作,PN结面积越大,结电容也越大,越不能在高频情况下工作。

    产品作用/晶体二极管 编辑

    极管在电路中的应用是必不可少的,无论是做整流电路还是钳位作用还是其他的一些作用,都会用到它。

    二极管可分为发光二极管(LED),整流二极管,稳压二极管,开关二极管等等,这里只介绍前面说的几种。

    发光二极管,一般作为指示灯用,例如电脑的硬盘灯一闪一闪的表示你的硬盘正在工作(如果不闪,则很可能是你的机器忙不过来或者是处在待机状态),还有就是一些随身听上的指示灯,以及充电器的指示灯。发光二极管相对其他二极管正向导通电压较大,一般在1.6V到1.8V间。二其他二极管一般在0.2-0.3V(锗管),0.6-0.8V(硅管)。

    二极管组装整流电路图 二极管组装整流电路图

    整流二极管,也是很常见的,利用的是二极管的单向导通特性,从而可以将 负极性电信号滤掉---半波整流,也可以进行其它的整流----例如全波整流。

    二极管还具有稳压作用,这是因为二极管反向接通时,在二极管被击穿的情况下,其电流将瞬间增大,这样在外电压增大时,由于二极管被击穿后增加的电流会通过二极管而不会经过与二极管并联的负载上,从而可以保护与其并联的器件。常见的有保护场效应管,即在场效应管栅极反向并接一个二极管。二极管击穿电压一般在4V-7V.

    钳位作用:钳位作用就是利用二极管的正向导通电压在导通后维持在0.2-0.4V(锗管),0.6-0.8V(硅管),从而使与其连接的器件两端电压维持在一个范围内,最简单就是三极管的BE结电压在导通时可保持在钳位电压,这点常用于三极管的静态分析。一般无特别说明硅管取0.7V,锗管取0.3V。

    开关二极管常见型号有1N4148,1N4150,1N4448,利用的是二极管的高速转换特性。

    其它二极管还有肖特基二极管,隧道二极管,双向出发二极管,微功耗基准电压二极管等,由于其制作工艺不同而具有不同的功能。

    主要参数/晶体二极管 编辑

    综述

    晶体二极管一般可用到十万小时以上。但是如果使用不合理,他就不能充分发挥作用,甚至很快地被损坏。要合理地使用二极管,必须掌握他的主要参数,因为参数是反应质量和特性的。

    最高工作频率fM(MC)----二极管能承受的最高频率。通过PN结交流电频率高于此值,二极管接不能正常工作。

    最高反向工作电压VRM(V)----二极管长期正常工作时,所允许的最高反压。若越过此值,PN结就有被击穿的可能,对于交流电来说,最高反向工作电压也就是二极管的最高工作电压。

    最大整流电流IOM(mA)----二极管能长期正常工作时的最大正向电流。因为电流通过二极管时就要发热,如果正向电流越过此值,二极管就会有烧坏的危险。所以用二极管整流时,流过二极管的正向电流(既输出直流)不允许超过最大整流电流。

    普通二极管的主要参数

    ⑴最大整流电流ICM,二极管长时间使用时,允许通过PN结的最大正向电流。

    ⑵最高反向工作电压URM,二极管正常工作时所能承受的最高反向电压值。

    ⑶最大反向电流IRM,是指在最高反向工作电压下所允许流过的反向电流。

    ⑷最高工作频率,是指保证二极管正常工作的最高频率。

    稳压二极管的参数

    ⑴稳定电压UZ,是指稳压管在正常驻机构作条件下,管子两端的电压。

    变容二极管 变容二极管

    ⑵稳定电流IZ和最大稳定电流IZ(max),稳压管工作在稳 定电压UZ时的工作电流称稳定电流IZ,管子稳定工作时,不得超过的电流称最大稳定电流IZ(max)。

    ⑶电压温度系数,是指稳压管受温度变化影响的系数。稳压值高于6伏的稳压管具有正温度系数,即稳压值随温度升高略有上升;稳压值低于6伏的稳压管具有负温度系数,即稳压值随温度升高略有下降;而稳压值为6伏左右的稳压管的温度系数基本为零。

    晶体二极管的主要参数

    1:电阻

    ⑴直流电阻

    在晶体二极管上加上一定的直流电压V,就有一对那个的直流电流I,直流电压V与直流电流I的比值,就是晶体二极管的等效直流电流。⑵动态电流

    在晶体二极管上加一定的直流电压V的基础上,再加上一个增量电压,则晶体二极管也有一个增量电流△I。增量电压△V与增量电流△I的比值,就是晶体二极管的动态电阻,即动态电阻为晶体二极管两端电压变化与电流变化的比值。

    二极管的正向直流电阻和动态电阻都是随工作点的不同而发生变化的。普通晶体二极管反响运动时,其直流电阻和动态电阻都很大,通常可以尽是为无穷大。

    2:额定电流

    晶体二极管的额定电流是指晶体二极管长时间连续工作时,允许通过的最大正向平均电流。在二极管连续工作时,为使PN结的温度不超过某一极限值,整流电流不应超过标准规定的允许值。

    例如:2AP1的额定电流为12mA;2AP5为16mA;2AP9为5mA。对于大功率晶体二极管,为了降低它的温度,增大电流,必须加装散热片。

    3:反向击穿电压

    开关二极管 开关二极管

    反向击穿电压是指二极管在工作中能承受的最大反向电压,它也是使二极管不致反响击穿的电压极限值。在一般情况下,最大反向工作电压应小于反向击穿电压。选用晶体二极管时 ,还要以最大反向工作电压为准,并留有适当余地,以保证二极管不致损坏。

    例如:2AP21型二极管的反向击穿电压为15V最大反向工作电压小于10V;2AP26的反向击穿电压为150V,最大反向工作电流小于100V。

    4:最高工作频率

    最高工作频率是指晶体二极管能正常工作的最高频率。选用二极管时,必须使它的工作频率低于最高工作频率。

    例如:2AP8BD最高工作频率为150MHz;2CZ12的最高工作频率为3kHz;2AP16的最高工作频率为40MHz。

    识别方法/晶体二极管 编辑

    1:晶体二极管的识别方法及其作用

    晶体二极管在电路中常用“D”加数字表示,如:D5表示编号为5的二极管。

    ⒈作用:二极管的主要特性是单向导电性,也就是在正向电压的作用下,导通电阻很小;而在反向电压作用下导通电阻极大或无穷大。正因为二极管具有上述特性,无绳电话机中常把它用在整流、隔离、稳压、极性保护、编码控制、调频调制和静噪等电路中。

    电话机里使用的晶体二极管按作用可分为:整流二极管(如1N4004)、隔离二极管(如1N4148)、肖特基二极管(如BAT85)、发光二极管、稳压二极管等。

    ⒉识别方法:二极管的识别很简单,小功率二极管的N极(负极),在二极管外表大多采用一种色圈标出来,有些二极管也用二极管专用符号来表示P极(正极)或N极(负极),也有采用符号标志为“P”、“N”来确定二极管极性的。发光二极管的正负极可从引脚长短来识别,长脚为正,短脚为负。

    2常用的1N4000系列二极管耐压比较如下:

    检测/晶体二极管 编辑

    二极管的检查项目

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    二极管的检查项目主要有:包装、标示、数量、尺寸、丝印、部件本体 等外观检查项,功能检查有:二极管的极性(即二极管的单向导通性)、正向导通电压、反向击穿电压(稳压管稳压值)、特性曲线等(后三项在条件允许或要求的时候才检测)。

    常见不良项

    二极管来料检查中的常见不良项主要有:包装变形、破损;标示不清或无标示、错漏;多数、少数;尺寸与规格不符;二极管本体破损;引脚松、断、氧化;极性标示不明确、极性反;击穿短路、内部开路;发光管不发光、暗;稳压管稳压值偏高、偏低;

    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。

    利用二极管的单向导电特性,可以用万用电表测其正反向电阻,来判断它的好坏。测试的方法是将指针式万用电表置于R×100档或R×1k档,测二极管的电阻,然后将红表笔和黑表笔倒换一下再测。若两次测得的电阻一大一小,且大的那一次趋于无穷大,就可断定这个二极管是良好的。同时还可以断定二极两端的正负。即当测得阻值较小时,黑表笔接的那一端即为二极管的正极。

    两次测量中可能发现如下几种情况:

    ①一次电阻接近于无穷大,而另一次电阻较小,则断定二极管良好;

    ②两次测量,电阻都为无穷大,则断定二极管内断路;

    ③两次测量电阻都很小,则断定二极管短路即被击穿;

    ④两次测量电阻都一样,则断定二极管失去单向导电作用;

    ⑤两次测量电阻相差不太大,则断定二极管的单向导电性差。

    主要应用/晶体二极管 编辑

    ⒈整流二极管

    晶体二极管符号与实物 晶体二极管符号与实物

    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。

    ⒉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。

    ⒊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0.7V,锗管为0.3V)。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。

    ⒋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。

    ⒌检波二极管

    在收音机中起检波作用。

    ⒍变容二极管

    使用于电视机的高频头中。

    选用思路/晶体二极管 编辑

    首先要根据具体电路的要求选用不同类型、不同特性的二极管。

    晶体二极管特性曲线 晶体二极管特性曲线

    二极管的种类繁多,同一种类的二极管又有不同型号或不同系列。在电子电路中作检波用,就要选用检波二极管,并且要注意不同型号的管子的参数和特性差异。在电路中作整流用,就要选用整流二极管,并且要注意功率的大小,电路的工作频率和工作电压。在电路中作电子调谐用,可选用变容二极管和开关二极管。选用变容二极管要特别注意零偏压结电容和电容变化范围等参数,并且根据不同的频率覆盖范围,选用不同特性的变容二极管出在电子调谐电路中选用开关管时,只要 最高反向工作电压高于电子调谐器的开关电压,最大平均整流电流大于工作电流就可以;而对反向恢复时间要求并不严格。电源稳压等稳压电路就要选用稳压管,并注意稳压值的选用。另外,在一些特殊电路中,还要选用发光二极管。光电二极管、磁敏二极管等等。

    第二,在选好二极管类型的基础上,要选好二极管的各项主要技术参数,使这些电参数和特性符合电路要求,并且要注意不同用途的二极管对哪些参数要求更严格,这些都是选用二极管的依据。比如选用整流二极管时,要特别注意最大整流电流,2AP1型二极管的最大整流电流为16mA;2CP1A型管为500mA等。使用时通过二极管的电流不能超过这个数值。并且对整流二极管来说,反向电流越小,说明二极管的单向导电性能越好。

    在选用稳压管时,除了要注意稳定电压、最大工作电流等参数外,还要注意选用动态电阻较小的稳压管,因动态电阻越小,稳压管性能越好。例如,2CW53型稳压管的动态电阻Rz≤50mΩ;2CW55型管的Rz≤10mΩ。在选用开关二极管时,开关时间很重要,这主要由反向恢复时间这个参数决定。选用时,要注意此参数的对比,选用更符合要求的开关二极管。比如2CK19型开关二极管的反向恢复时间小于5nS;CAK6型管的反向恢复时间为150nS。

    在选用二极管的各项主要参数时,除了从有关的资料和《晶体管手册》查出相应的参数值满足电路要求后,还最好用万用表及其他仪器复测一次,使选用的二极管参数符合要求,并留有一定的余量。

    第三,根据电路的要求和电子设备的尺寸,选好二极管的外形、尺寸大小和封装形式

    二极管的外形、大小及封装形式多种多样,外形有圆形的、方形的、片状的、小型的。超小型的、有大中型的;封装形式有全塑封装、金属外壳封装等。在选择时,可根据性能要求和使用条件(包括整机的尺寸)选用符合条件的二极管。

    选用方法/晶体二极管 编辑

    检波二极管电路图 检波二极管电路图

    检波二极管的选用 检波二极管在电子电路中用来把调制在高频电磁波上的低频信号(如音频信号)检出来。一般高频检波电路选用锗点接触型检波二极管。它的结电容小,反向电流小,工作频率高。选用检波二极管时,要选择工作频率满足要求,结电容小,反向电流小的二极管均可, 但主要考虑的是工作频率。按频率的要求选用,2AP1型~2AP8型(包括2AP8A、2AP8B型)适用于150MHz以下;2AP9、2AP10型适用于100MHz以下;2AP31A型适用于400MHz以下;2AP32型适用于2000MHz以下等。晶体管收音机的检波电路可选用2AP9、2AP10型管,它的工作频率可达100MHz、结电容小于1pF,适合作小信号检波。

    检波二极管有正负极性区分,一般在二极管的壳体上印有二极管符号,表示检波二极管引线的正极和负极。标志不清的可以看二极管外形,端头较小且有一圈凹痕的一端,装有晶片、一是负极。也可以用指针式万用表的R×1k档测量检波二极管的直流电阻。当欧姆表指示为数百欧时,是二极管的正向电阻,这时万用表的黑表笔接触的一端就是二极管的正极;如果测量的检波二极管的电阻很大(在数百千欧以上),则是二极管的反向电阻,万用表的黑表笔接触的一端是二极管的负极。检波二极管的正向电阻在200Ω~900Ω较好;而它的反向电阻则是越大越好。

    在收音机、录音机的检波电路中,可选用2AP9、2AP1O等型号的二极管。自动音量控制电路中也可选用上述检波二极管。当然在急需的条件下,损坏了一个PN结的高频晶体三极管也可用作检波二极管。

    稳压二极管的选用 稳压二极管是工作在反向击穿状态下的,使管子两端电压基本不变的一种特殊二极管。选用稳压管时,要根据具体电子电路来考虑,简单的并联稳压电源,输出电压就是稳压管的稳定电压。晶体管收音机的稳压电源可选用2CW54型的稳压管,其稳定电压达6.5V即可。

    稳压管的稳压值离散性很大,即使同一厂家同一型号产品其稳定电压值也不完全一样,这一点在选用时应加注意。对要求较高的电路选用前对稳压值应进行检测。

    使用稳压管时应注意,二极管的反向电流不能无限增大,否则会导致二极管的过热损坏。因此,稳压管在电路中一般需串联限流电阻。在选用稳压管时,如需要稳压值较大的管子,维修现场又没有,可用几只稳压值低的管子串联使用;当需要稳压值较低的管子时而又买不到,可以用普通硅二极管正向导通代替稳压管用。比如用两只2CZ82A硅二极管串联,可当作一个1.4V的稳压管使用;但稳压管一般不得并联使用。

    中国国产稳压管还有三个电极的,如2DW7型稳压管。这种稳压管是将两个稳压二极管相互对称地封装在一起,使两个稳压管的温度系数相互抵消,提高了管子的稳定性。这种三个电极的稳压管的外形很像晶体三极管,选用的时候要加以区别。

    在收录机、彩色电视机的稳压电路中,可以选用1N4370型、1N746-1N986型系列稳压二极管。比如1N966型管(2CW8)的稳定电压为16V,动态电阻为17Ω,电压温度系数为0.09。1N975型(2CW71)稳定电压力39V,动态电阻为80Ω,反向测试电流为3.0mA,反向漏电流为5uA,功耗为500mw。

    在电气设备和其他无线电电子设备的稳压电路中可选用硅稳压二极管,如2CW100-2CW121系列型稳压管。

    整流二极管的选用 在整流电路中,要选用整流二极管。选用前要先了解整流电路的输入电压、输出电流。整流电路的形式及各项参数值等。然后根据电路的具体要求选用合适的整流二极管。在串联型电源电路中可选用一般的整流二极管。只要有足够大的整流电流和反向工作电压就可以选用。在低压整流电路中,所选用的整流二极管的正向电压应尽量小。在选用彩色电视机行扫描电路中整流二极管时,除了考虑最高反向电压、最大整流电流、最大功耗等参数外,还要重点考虑二极管的开关时间,不能用普通整流二极管。一般可选用FR-200、FR-206以及FR300-307系列整流管,它们的开关时间小于0.85uS。在电视机的稳压电源中,一般为开关型稳压电源,应选用反向恢复时间短的快速恢复整流二极管。可选用PFR150-157系列,其反向恢复时间为0.85uS。在收音机、收录机的电源部分用于整流的二极管,可选用硅塑封的普通整流二极管,比如2CE系列,1N4000系列,1N5200系列。1N4001型(2CZ85B)整流二极管的额定正向整流电流为1A。

    变容二极管的选用 变容二极管是专门作为“压控可变电容器”的特殊二极管,它有很宽的容量变化范围,很高的Q值。变容二极管的导电特性与检波二极管相似,但结构却不同。变容二极管为获得较大的结电容和较宽的可变范围,多用面接触型和台面型结构。变容二极管适用于电视机的电子调谐电路;在调频收音机的AFC电路中,作为压控可变电容在振荡回路中使用。

    选用变容二极管时,要注意结电容和电容变化范围。使用变容二极管时,要避免变容二极管的直流控制电压与振荡电路直流供电系统之间的相互影响;通常采用电感或大电阻来作两者的隔离。另外,变容二极管的工作点要选择合适,即直流反偏压要选适当。一般要选用相对容量变化大的反向偏压小的变容二极管。

    下面为几种变容二极管的选用参考参数:

    1S2268型管:反向电压:25V

    电容变化范围:3.5pF-6.0pF

    品质因素Q值:200(50MHz)

    2CC1型管:反向电压:25V

    电容变化范围:3.6pF-6.5pF

    Q值:250(50MHz)

    MV201型管:反向电压:23V

    电容变化范围:9.0pF-14pF

    Q值:160(50MHz)。

    开关二极管的选用 开关二极管是利用PN结的单向导电性,在电路中对电流进行控制,来实现对电路开和关的控制。开关二极管常用于开关电路、限幅电路、检波电路等。开关二极管多以玻璃和陶瓷封装,硅开关二极管的开关时间比锗开关管短,只有几个nS。

    在收录机、电视机及其他电子设备的开关电路中(包括检波电路),常选用2CK、2AK系列小功率开关二极管。2CK系列为硅平面开关二极管,(如2CK70-2CK71型)常用于高速开关电路;2AK系列为点接触锗开关二极管,常用于中速开关电路。新生产的整机配套用开关二极管也有用同外标准(同外型号)的开关二极管,比如1N4148、1N4151、1N4152等。在彩色电视机的高速开关电路中,可选用这类开关二极管。在录像机、彩色电视机的电子调谐器等开关电路中,可选用MA165、MA166、MA167型高速开关二极管。

    发光二极管的选用 发光二极管和普通二极管一样是由一个N结组成的,它具有单向导电的特性。可见发光二极管有砷化铝(GaAs)、磷化镓(GaP)和磷砷化镓(GaAsP)发光二极管,因它们耗电低,可直接用集成电路或双极型电路推动发光,可选用作为家用电器和其他电子设备的通断指示或数指显示。如果把发光二极管(GaP/GaAsP)的管芯制成条状,用7条形发光二极管组成七段式数码管和符号管,可选用作为数字化仪表、计算机和其他电子设备的数字显示。它具有体积小、工作电压低,亮度高、寿命长、视角大的特点。比如BSR3161型发红光的磷化镓发光管的每段工作电压只有2.5V,发光强度大于0.35mcd;BSR4103G型发光二极管发光强度大于1.5mcd;BSR6103C型管的工作电压2.5V,发光强度大于10mcd。

    选用发光二极管时,可先用万用表的R×1k档(最好用通断器串一个100Ω电阻来测)测其正反向电阻和发光管发光情况。发光二极管的正向电阻一般应小于50Ω-80Ω;反向电阻应大于400kΩ。在测正向电阻时,发光二极管本身应发光,如果测正、反向电阻时(两次测试)发光二极管都不亮,说明该二极管已损坏,不能选用;如果测得正、反向电阻均为零,说明发光管内部击穿短路;如果正、反向电阻均为无穷大,说明发光二极管内部开路、另外,还可用两只同型号的万用表,把两表的一只红表笔和一只黑表笔串联起来使用(以提供较高的正向电压),将万用表均拨到R×10档,测量发光管能否正常发光。

    使用发光二极管时,第一,要注意判别正负极性。对全塑封的发光管电极引线较长的是正极,较短的是负极;对有金属管座的发光管(上面罩一光学透镜)。管侧有一突起,靠近突起的是正极。第二,使用调整发光二极管工作点时,不要只注意其电压值,主要使它的工作电流不能超过规定值。第三,大功率的砷化镓发光二极管因工作电流较大。管子易发热,使用时注意加散热片。第四,发光二极管的管帽大多用透明树脂封装,使用时不要沾上污物,不要磨损划伤。

    红外发光二极管可选用作光电控制电路的光源;另外还可把小功率的红外发光管和硅光电二极管组装在一起,制成光电开关器件,在自动控制电路中做隔离式开关用。

    使用变色和三色发光二极管时,第一要注意管脚排列,并要串接限流电阻,确保发光管通过规定电流。第二,焊接时,要注意散热,焊接时间不要过长。第三,注意保护管壳、管帽光洁,确保透光性好。第四,变色发光二极管的使用环境温度在+85℃以下,温度越低管子的发光亮度越高,在低温时,发光性能非常好。第五,使用时,注意管脚的正、负极,如将管子接反了,发光管就不能发光。

    注意事项/晶体二极管 编辑

    (一)用于整流电路的二极管

    用于整流电路的二极管,最重要的参数是最高反向工作电压和最大工作电流容量。例如,在电压为50V的电路中,使用最高反向工作电压为30V的二极管,或在电流为500mA左右的电路中使用最大工作电流为100mA的二极管,通电后二极管会立即烧毁。一般根据电路要求,选电压\电流容量为二倍以上容量的二极管即可。对于小功率整流二极管,通常宜选用面接触型二极管,如2CP1~2CP6,2CP10~2CP20,2CP1A~2CP1H等型号。

    (二)用于检波电路的二极管

    虽然检波和整流的原理基本是一样的,但检波二极管的作用是从被调制波中取出信号成分(包络线),工作在高频状态下。因此,选用管子时主要考虑工作频率要高,反向电流要小,这样的管子检波效率高。

    (三)正确安装二极管,防止 虚焊

    一般小功率二极管的安装方式有两种。一种是立式安装,另一种是卧式安装,可视电路板空间大小来选择。在弯折管脚时要格外注意正确操作。一定不要采用直角弯折,而要弯成一定的弧度,且用力要均匀,防止将管子的玻璃封装壳体撬碎,造成管子报废。

    (四)正确焊接二极管,防止虚焊 小功率二极管的管脚并不是纯铜材料制成的,焊接时一定要注意防止虚焊。特别是经过长时间存放的二极管,其管脚氧化发黑,必须先用刀子刮干净,并预先吃锡,尔后再往电路板上焊,以确保焊接质量。

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