電子部材常識培訓--二極管[資料課件

1、電子部材常識培訓-二極管資料PRDCS電子部材知識培訓電子部材知識培訓 二極管篇 幾乎在所有的電子電路中，都要用到半導體二極管，它在許多的電路中起著重要的作用，它是誕生最早的半導體器件之一，其應用也非常廣泛。 電子部材常識培訓-二極管資料二極管又稱晶體二極管,簡稱二極管(diode);它只往一個方向傳送電流的電子零件。它是一種具有1個零件號接合的2個端子的器件，具有按照外加電壓的方向，使電流流動或不流動的性質。晶體二極管為一個由p型半導體和n型半導體形成的p-n結，在其界面處兩側形成空間電荷層，并建有自建電場。當不存在外加電壓時，由于p-n 結兩邊載流子濃度差引起的擴散電流和自建電場引起的漂移

2、電流相等而處于電平衡狀態(tài)。 當通過二極管的電流為正向時，電路導通，燈亮。當通過二極管的電流為負向時，電路不導通，燈不亮。什么叫二極管呢？簡單來說，就是正向導通，反向截止。電子部材常識培訓-二極管資料二極管的主要特性（伏安特性）1.正向特性 當加在二極管兩端的正向電壓很小時，二極管仍然不能導通，通過二極管的正向電流十分微弱。只有當正向電壓達到某一數值（這一數值稱為“門檻電壓”，鍺管約為0.2V，硅管約為0.6V）以后，二極管才能真正導通。導通后的二極管兩端的電壓基本上保持不變，稱為二極管的正向壓降。正向壓降的大小和流過二極管的電流有一定的關系，電流越大，正向壓降越大。2.反向特性 二極管的正極接

3、在低電位端，負極接在高電位端，此時二極管中幾乎沒有電流通過，此時二極管處于截止狀態(tài)。這種連接方式，稱為反向偏置。二極管處于反向偏置時，仍然有微弱的反向電流流過二極管，稱為漏電流。（通常為uA級）。當反向電壓增大到某一數值，反向電流會急劇增大，二極管將失去單向導電特性，這種狀態(tài)成為二極管的擊穿。 由于反向擊穿后，電流變化很大，但其兩端電壓變化很小，利用此特性，穩(wěn)壓管在電路中可起穩(wěn)壓作用。穩(wěn)壓電壓的大小可以通過半導體加工工藝來改變，可以作到幾伏到幾千伏。特點：非線形。電子部材常識培訓-二極管資料二極管的主要參數 用來表示二極管的性能好壞和適用范圍的技術指標，稱為二極管的參數。不同類型的二極管有不同

4、的特性參數。對初學者而言，必須了解以下幾個主要參數： 1、最大正向整流電流IF(AV) 是指二極管長期連續(xù)工作時允許通過的最大正向電流值，其值與PN結面積及外部散熱條件等有關。因為電流通過管子時會使管芯發(fā)熱，溫度上升，溫度超過容許限度（硅管為141左右，鍺管為90左右）時，就會使管芯過熱而損壞。所以在規(guī)定散熱條件下，二極管使用中不要超過二極管最大整流電流值。例如，常用的IN40014007型鍺二極管的額定正向工作電流為1A。3、最高反向重復峰值電壓 VRRM 加在二極管兩端的反向電壓高到一定值時，會將管子擊穿，失去單向導電能力。為了保證使用安全，規(guī)定了最高反向工作電壓值。例如，IN4001二極

5、管反向耐壓為50V，IN4007反向耐壓為1000V。2、最大正向電壓VF 是指二極管正向導通，正向電流為額定正向工作電流IF時，二極管兩端的電壓。正向壓降越低，整流效率越高，特別在低電壓整流時需要低壓降的二極管，如肖特基二極管的正向壓降在0.5-0.7V，多用于低壓，高頻整流。4、反向電流 反向電流是指二極管在規(guī)定的溫度和最高反向電壓作用下，流過二極管的反向電流。反向電流越小，管子的單方向導電性能越好。值得注意的是反向電流與溫度有著密切的關系，大約溫度每升高10，反向電流增大一倍。例如2AP1型鍺二極管，在25時反向電流若為250uA，溫度升高到35，反向電流將上升到500uA，依此類推，在

6、75時，它的反向電流已達8mA，不僅失去了單方向導電特性，還會使管子過熱而損壞。又如，2CP10型硅二極管，25時反向電流僅為5uA，溫度升高到75時，反向電流也不過160uA。故硅二極管比鍺二極管在高溫下具有較好的穩(wěn)定性。電子部材常識培訓-二極管資料5、反向恢復時間Trr定義：二極管加反向電壓由正向導電到反向截止需要的時間為反向恢復時間Trr。 研究二極管的反向恢復時間有什么意義？ 二極管用于整流。當外加電壓的變化頻率很高時，如果二極管反向恢復時間Trr太大，截止跟不上外加電壓的變化，變得截止不良，在一個Trr的時間內失去二極管的整流特性。一般的硅整流管的反向恢復時間Trr為14uS(微秒）

7、，可工作于50-幾千Hz的頻率范圍。（IN4001IN4007)快速恢復二極管的反向恢復時間Trr為100500nS(納秒），可工作于幾千幾百千Hz的頻率范圍。(FR101FR107)高效率,超快恢復二極管的反向恢復時間Trr為25100nS(納秒），可工作于幾百千以上Hz的頻率范圍。(EG1A)肖特基二極管的反向恢復時間Trr為35nS(納秒）。小信號肖特基二極管由于電流較小，反向恢復時間Trr可達1ns(納秒）。6.二極管的工作溫度T j二極管允許的工作溫度由二極管的允許結溫決定的。二極管工作時，管芯P-N結消耗的功率為流過二極管的電流乘以壓降，此功率會產生熱量，使結溫升高。結溫上升到一定

8、溫度，二極管就會損壞。不同結構的二極管由于結構不同，允許的工作溫度也不同。一般二極管的工作結溫為 -65-150。玻璃鈍化二極管的工作結溫為 -65-175。肖特基二極管的工作結溫為 -65-125。橋式整流器的工作結溫為 -55-125。電子部材常識培訓-二極管資料二極管的分類按結構及制作工藝分類：點接觸型特點：結面積小、結電容小、正向電流小。用于檢波和變頻等高頻電路。面接觸型特點：結面積大、正向電流大、結電容大，用于工頻大電流整流電路。按封裝形式分類：塑封二極管：將二極管芯片用環(huán)氧樹脂熱塑封裝的二極管。玻封二極管：利用玻璃高溫熔化后包裝二極管芯片而封裝而成的一種二極管。電子部材常識培訓-二

9、極管資料塑封二極管玻封二極管電子部材常識培訓-二極管資料按用途及功能分類： 根據用途及功能分類，主要以下分類：整流二極管，開關二極管，肖特基二極管，穩(wěn)壓二極管，檢波二極管，變容二極管，雙向觸發(fā)二極管，發(fā)光二極管等等。1.整流二極管 定義：一種將交流電能轉變?yōu)橹绷麟娔艿陌雽w器件。就原理來說，從輸入交流中得到輸出的直流是整流。 電子部材常識培訓-二極管資料1. u 正半周，VaVb，二極管 D1、 D3 導通， D2、 D4 截止 。2. u 負半周，VaVb，二極管 D2、 D4 導通， D1、 D3 截止 。3. 對電阻RL來說，整個周期，RL上的電壓始終都保持正向。) d( sin21tt

10、UU0.45 oU(1) RL上的整流電壓平均值 Uo(2)RL上的整流電流平均值 Io(3) 流過每管電流平均值 IDLLRURUI9 . 00o(4) 每管承受的最高反向電壓 UDRM4.整流二極管的選擇 平均電流 ID 與最高反向電壓 UDRM 是選擇整流二極管的主要依據。選管時應滿足： IOM ID ， URWM UDRM 典型的整流電路U正半周U負半周負載RL上電壓電子部材常識培訓-二極管資料常用的整流二極管：例如1N400X系列,有顏色一端表示負極選用整流二極管時，主要應考慮其反向峰值電壓、最大整流電流、最大反向工作電流、工作結溫及反向恢復時間等參數。電子部材常識培訓-二極管資料2

11、.開關二極管 半導體二極管導通時相當于開關閉合（電路接通），截止時相當于開關打開（電路切斷），所以二極管可作開關用。 開關二極管是專門用來做開關用的二極管，二極管從截止到導通稱為開通時間，從開通到截止成為反向恢復時間，兩者之和成為開關時間。開通時間較短，一般可以忽略，反向恢復時間較長，它反應開關二極管的特性。 我們節(jié)能燈設計時，常用的有FR101FR107系列的快恢復二極管就屬于開關二極管。 選用開關二極管時，主要應考慮其反向恢復時間，反向峰值電壓、最大整流電流、最大反向工作電流、工作結溫等參數。電子部材常識培訓-二極管資料3.肖特基二極管 肖特基二極管是以其發(fā)明人肖特基博士（Schottky

12、）命名的，SBD是肖特基勢壘二極管（SchottkyBarrierDiode,縮寫成SBD）的簡稱。SBD不是利用P型半導體與N型半導體接觸形成PN結原理制作的，而是利用金屬與半導體接觸形成的金屬半導體結原理制作的。因此，SBD也稱為金屬半導體（接觸）二極管或表面勢壘二極管，它是一種熱載流子二極管。 它是近年來問世的低功耗、大電流、超高速半導體器件。其反向恢復時間極短（可以小到幾納秒），正向導通壓降僅0.4V左右，而整流電流卻可達到幾千毫安。這些優(yōu)良特性是快恢復二極管所無法比擬的。SBD具有開關頻率高和正向壓降低等優(yōu)點，但其反向擊穿電壓比較低，大多不高于60V，最高僅約200V，以致于限制了其

13、應用范圍。 肖特基二極管和快恢復二極管有什么區(qū)別？2.反向恢復時間Trr：肖特基二極管的恢復時間是 3-5ns. 快恢復二極管的恢復時間 是 75500ns3.最大可重復峰值反向電壓VRRM：肖特基二極管的VRRM最大為200V, 快恢復二極管的VRRM最高可以做到800-1000V. 1.制作原理：肖特基二極管而是利用金屬與半導體接觸形成的金屬半導體結原理制作的?？旎謴投O管利用P型半導體與N型半導體接觸形成PN結原理制作的。電子部材常識培訓-二極管資料4.穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管(又叫齊納二極管) ，此二極管是一種直到臨界反向擊穿電壓前都具有很高電阻的半導體器件.在這臨界擊穿點上,反向電阻降低

14、到一個很小的數值,在這個低阻區(qū)中 伏安特性電流增加而電壓則保持恒定,穩(wěn)壓二極管是根據擊穿電壓來分檔的,因為這種特性,穩(wěn)壓管主要被作為穩(wěn)壓器或電壓基準元件使用.穩(wěn)壓二極管可以串聯起來以便在較高的電壓上使用,通過串聯就可獲得更多的穩(wěn)定電壓 符號伏安特性伏安特性穩(wěn)壓管工作示意圖穩(wěn)壓管工作示意圖注意點：1.穩(wěn)壓管正常工作時，加反向電壓。2.使用時要加限流電阻，流過管子的電流必須介于穩(wěn)定電流和最大電流之間。 簡單的說，穩(wěn)壓管反向擊穿后，電流變化很大，但其兩端電壓變化很小，利用此特性，穩(wěn)壓管在電路中可起穩(wěn)壓作用。3.通過串聯就可獲得更多的穩(wěn)定電壓 穩(wěn)壓二極管工作時的端電壓（又稱齊納電壓）從3V左右到150

15、V，按每隔10%，能劃分成許多等級。在功率方面，也有從200mW至100W以上的產品。當輸入電壓vi和負載電阻RL在一定范圍內變化時，流過穩(wěn)壓管的電流發(fā)生變化，而穩(wěn)壓管兩端的電壓Vz變化很小，即輸出電壓Vo基本穩(wěn)定。 電子部材常識培訓-二極管資料主要參數：(3) 動態(tài)電阻ZZ ZIUrrZ愈小，曲線愈陡，穩(wěn)壓性能愈好。(4) 穩(wěn)定電流 IZ 、最大穩(wěn)定電流 IZM(5) 最大允許耗散功率 PZM = UZ IZM(1) 穩(wěn)定電壓UZ 穩(wěn)壓管正常工作(反向擊穿)時管子兩端的電壓。(2) 電壓溫度系數 環(huán)境溫度每變化1C引起穩(wěn)壓值變化的百分數。電子部材常識培訓-二極管資料5.雙向觸發(fā)二極管（1）定

16、義：觸發(fā)二極管又稱雙向觸發(fā)二極管（DIAC）屬三層結構，具有對稱性的二端半導體器件。常用來觸發(fā)雙向可控硅 ，在電路中作過壓保護等用途。 （2）原理：雙向觸發(fā)二極管正、反向伏安特性幾乎完全對稱（見圖5）。當器件兩端所加電壓U低于正向轉折電壓V（B0）時，器件呈高阻態(tài)。當UV(B0)時，管子擊穿導通進入負阻區(qū)。同樣當U大于反向轉折電壓V（BR）時，管子同樣能進入負阻區(qū)。轉折電壓的對稱性用V（B）表示。V（B）=V（B0）-V（BR）。一般V（B）應小于2伏。例如：測一只DB3型二極管，第一次為27.5V，反向后再測為28V，則V（B）=V（B0）-V（BR）=28V-27.5V=0.5V2V,表明

17、該管對稱性很好。（3）注意點：V（B）偏差值越小，說明此二極管的性能越好。（4）分類：雙向觸發(fā)二極管的正向轉折電壓值一般有三個等級：20-60V、100-150V、200-250V。 目前我們節(jié)能燈電路里用的DB3是32V4V。工作原理：在燈啟動時，前極電路對C3充電，當C3的電壓大于DB3的轉折電壓32V時，Q2導通。當燈啟動之后，DB3就不工作了。電子部材常識培訓-二極管資料6.發(fā)光二極管1.定義：發(fā)光二極管簡稱為LED。由鎵（Ga）與砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二極管，當電子與空穴復合時能輻射出可見光，因而可以用來制成發(fā)光二極管，在電路及儀器中作為指示燈，或者組成文字或數字顯示。磷

18、砷化鎵二極管發(fā)紅光，磷化鎵二極管發(fā)綠光，碳化硅二極管發(fā)黃光。2.發(fā)光原理：它是半導體二極管的一種，可以把電能轉化成光能；常簡寫為LED。發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個PN結組成，也具有單向導電性。當給發(fā)光二極管加上正向電壓后，從P區(qū)注入到N區(qū)的空穴和由N區(qū)注入到P區(qū)的電子，在PN結附近數微米內分別與N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復合，產生自發(fā)輻射的熒光。不同的半導體材料中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。當電子和空穴復合時釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，則發(fā)出的光的波長越短。常用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管。 3.按發(fā)光管發(fā)光顏色分按發(fā)光管發(fā)光顏色分，可分成紅色、橙色、綠色（又細分黃綠、標準

19、綠和純綠）、藍光等。另外，有的發(fā)光二極管中包含二種或三種顏色的芯片。根據發(fā)光二極管出光處摻或不摻散射劑、有色還是無色，上述各種顏色的發(fā)光二極管還可分成有色透明、無色透明、有色散射和無色散射四種類型。散射型發(fā)光二極管和達于做指示燈用。4.按發(fā)光管出光面特征分按發(fā)光管出光面特征分圓燈、方燈、矩形、面發(fā)光管、側向管、表面安裝用微型管等。圓形燈按直徑分為2mm、4.4mm、5mm、8mm、10mm及20mm等。國外通常把3mm的發(fā)光二極管記作T-1;把 5mm的記作T-1（3/4）；把4.4mm的記作T-1（1/4）。由半值角大小可以估計圓形發(fā)光強度角分布情況。從發(fā)光強度角分布圖來分有三類：（1）高指向性。一般為尖頭環(huán)氧封裝，或是帶金屬反射腔封裝，且不加散射劑。半值角為520或更小，具有很高的指向性，可作局部照明光源用，或與光檢出器聯用以組成自動檢測系統(tǒng)。（2）標準型。通常作指示燈用，其半值角