電子設計基礎關鍵元器件篇(二)：二極管

1、電子設計基礎關鍵元器件篇(二)：二極管二極管又稱晶體二極管，簡稱二極管（diode），另外，還有早期的真空電子二極管；它是一種具有單向傳導電流的電子器件。在半導體二極管內部有一個PN結兩個引線端子，這種電子器件按照外加電壓的方向，具備單向電流的轉導性。一般來講，晶體二極管是一個由p型半導體和n型半導體燒結形成的p-n結界面。在其界面的兩側形成空間電荷層，構成自建電場。當外加電壓等于零時，由于p-n 結兩邊載流子的濃度差引起擴散電流和由自建電場引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)，這也是常態(tài)下的二極管特性。常見二極管圖示一、概述二極管的符號為。半導體是一種具有特殊性質的物質，它不像導體一樣能夠完全

2、導電，又不像絕緣體那樣不能導電，它介于兩者之間，所以稱為半導體。半導體最重要的兩種元素是硅（讀“gu”）和鍺（讀“zh”）。我們常聽說的美國硅谷，就是因為那里有好多家半導體廠商。二極管應該算是半導體器件家族中的元老了。很久以前，人們熱衷于裝配一種礦石收音機來收聽無線電廣播，這種礦石后來就被做成了晶體二極管。二極管最明顯的性質就是它的單向導電特性，就是說電流只能從一邊過去，卻不能從另一邊過來（從正極流向負極）。我們用萬用表來對常見的1N4001型硅整流二極管進行測量，紅表筆接二極管的負極，黑表筆接二極管的正極時，表針會動，說明它能夠導電；然后將黑表筆接二極管負極，紅表筆接二極管正極，這時萬用表的

3、表針根本不動或者只偏轉一點點，說明導電不良（萬用表里面，黑表筆接的是內部電池的正極）。常見的幾種二極管中有玻璃封裝的、塑料封裝的和金屬封裝的等幾種。像它的名字，二極管有兩個電極，并且分為正負極，一般把極性標示在二極管的外殼上。大多數(shù)用一個不同顏色的環(huán)來表示負極，有的直接標上“”號。大功率二極管多采用金屬封裝，并且有個螺母以便固定在散熱器上。1 二極管的工作原理二極管實物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電流相等而處于電平衡狀態(tài)。當外界有正向電壓

4、偏置時，外界電場和自建電場的互相抑消作用使載流子的擴散電流增加引起了正向電流。當外界有反向電壓偏置時，外界電場和自建電場進一步加強，形成在一定反向電壓范圍內與反向偏置電壓值無關的反向飽和電流I0。當外加的反向電壓高到一定程度時，p-n結空間電荷層中的電場強度達到臨界值產生載流子的倍增過程，產生大量電子空穴對，產生了數(shù)值很大的反向擊穿電流，稱為二極管的擊穿現(xiàn)象。p-n結的反向擊穿有齊納擊穿和雪崩擊穿之分。2 半導體分立元器件命名方法利用二極管單向導電的特性，常用二極管作整流器，把交流電變?yōu)橹绷麟?，即只讓交流電的正半周（或負半周）通過，再用電容器濾波形成平滑的直流。事實上好多電器的電源部分都是這樣

5、的。二極管也用來做檢波器，把高頻信號中的有用信號“檢出來”，老式收音機中會有一個“檢波二極管”，一般用2AP9型鍺管。二、二極管的特性1 正向性外加正向電壓時，在正向特性的起始部分，正向電壓很小，不足以克服PN結內電場得阻擋作用，正向電流幾乎為零，這一段稱為死區(qū)。這個不能使二極管導通的正向電壓稱為死區(qū)電壓。當正向電壓大于死區(qū)電壓以后，PN結內電場被克服，二極管導通，電流隨電壓增大而迅速上升。在正常使用的電流范圍內，導通時二極管的端電壓幾乎維持不變，這個電壓稱為二極管的正向電壓。2 二極管的反向特性外加反向電壓不超過一定范圍時，通過二極管的電流是少數(shù)載流子漂移運動所形成反向電流，由于反向電流很小

6、，二極管處于截止狀態(tài)。這個反向電流又稱為反向飽和電流或漏電流，二極管的反向飽和電流受溫度影響很大。3 擊穿外加反向電壓超過某一數(shù)值時，反向電流會突然增大，這種形象稱為電擊穿。引起電擊穿的臨界電壓稱為二極管反向擊穿電壓。電擊穿時二極管失去單向導電性。如果二極管沒有因電擊穿而引起過熱，則單向導電性不一定會被永久破壞，在撤除外加電壓后，其性能仍可恢復，否則二極管就損壞了。因而使用時應避免二極管外加的反向電壓過高。二極管是一種具有單向導電的二端器件，有電子二極管和晶體二極管之分，電子二極管現(xiàn)已很少見到，比較常見和常用的多是晶體二極管。二極管的單向導電特性，幾乎在所有的電子電路中，都要用到半導體二極管，

7、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。二極管的管壓降：硅二極管（不發(fā)光類型）正向管壓降0.7V，鍺管正向管壓降為0.3V，發(fā)光二極管正向管壓降為隨不同發(fā)光顏色而不同。主要有三種顏色，具體壓降參考值如下：紅色發(fā)光二極管的壓降為2.0-2.2V，黃色發(fā)光二極管的壓降為1.82.0V，綠色發(fā)光二極管的壓降為3.03.2V，正常發(fā)光時的額定電流約為20mA。二極管的電壓與電流不是線性關系，所以在將不同的二極管并聯(lián)的時候要接相適應的電阻。4 二極管的反向擊穿齊納擊穿反向擊穿按機理分為齊納擊穿和雪崩擊穿兩種情況。在高摻雜濃度的情況下，因勢壘區(qū)寬度很小，反向電壓較大

8、時，破壞了勢壘區(qū)內共價鍵結構，使價電子脫離共價鍵束縛，產生電子-空穴對，致使電流急劇增大，這種擊穿稱為齊納擊穿。如果摻雜濃度較低，勢壘區(qū)寬度較寬，不容易產生齊納擊穿。雪崩擊穿另一種擊穿為雪崩擊穿。當反向電壓增加到較大數(shù)值時，外加電場使電子漂移速度加快，從而與共價鍵中的價電子相碰撞，把價電子撞出共價鍵，產生新的電子-空穴對。新產生的電子-空穴被電場加速后又撞出其它價電子，載流子雪崩式地增加，致使電流急劇增加，這種擊穿稱為雪崩擊穿。無論哪種擊穿，若對其電流不加限制，都可能造成PN結永久性損壞。3 二極管電路及其分析方法理想二極管的VI特性如圖a，虛線為實際二極管的VI特性。圖b為其代表符號。理想二

9、極管在正向偏置時，其管壓降為0V，反向偏置時，它的電阻為無窮大，電流為零。 恒壓型V-I特性如圖所示。當二極管導通后，其管壓降認為恒定不隨電流而變（硅管典型值為0.7V）。此模型提供了合理的近似，因此應用較廣。使用時只有當二極管的電流iD近似等于或大于1mA時才是正確的。3.1 二極管折線模型對恒壓降模型作一定的修正，認為二極管的管壓降是隨著通過二極管電流的增加而增加的即得二極管折線模型。在模型中用一個電池和一個電阻rD來作進一步的近似。電池的電壓為二極管的門坎電壓Vth（約為0.5V）。當二極管的導通電流為1mA時，管壓降為0.7V時二極管折線模型如下圖所示。3.2 小信號模型二極管小信號模

10、型如上圖所示。如二極管在靜態(tài)工作點Q（vD=VD，iD=ID）附近工作，則可把V-I特性看成為一條直線，其斜率的倒數(shù)就是所要求的小信號模型的微變電阻rd。rd=dvD/diDrd的數(shù)值還可從二極管的V-I特性表達式導出。（1）取iD對vD的微分，可得微變電導由此可得（當T=300K時）例如，當Q點上的ID=2mA時，rd=26mV/2mV=13W。值得注意的是，式（1）是二極管正向V-I特性一個很好的模型，稱之為指數(shù)模型。利用它并根據(jù)數(shù)學迭代原理，可以較準確地分析二極管電路。如借助PSPICE程序，指數(shù)模型更便于使用。4 特殊二極管穩(wěn)壓管的雜質濃度較大，空間電荷區(qū)很窄，容易形成強電場。產生反向

11、擊穿時反向電流急增，如圖b的特性所示。穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓作用在于，電流增量很大，只引起很小的電壓變化。在穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路中一般都加限流電阻R，使穩(wěn)壓管電流工作在IZmax和IZmix的范圍。齊納二極管又稱穩(wěn)壓管，是一種用特殊工藝制造的面結型硅半導體二極管，其代表符號如圖a所示。前已提及，這種管子的雜質濃度比較大，空間電荷區(qū)內的電荷密度也大，因而該區(qū)域很窄，容易形成強電場。當反向電壓加到某一定值時，反向電流急增，產生反向擊穿，如圖b的特性所示。圖中的VZ表示反向擊穿電壓，即穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓。穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓作用在于，電流增量DIZ很大，只引起很小的電壓變化DVZ。曲線愈陡，動態(tài)電阻rz=DVZ/DIZ愈小，

12、穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓性能愈好。一般地說，VZ為8V左右的穩(wěn)壓管的動態(tài)電阻較小，低于這個電壓的，rZ隨齊納電壓的下降迅速增加，因而低壓穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓性能較差。穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓VZ，低的為3V，高的可達300V，它的正向壓降約為0.6V。在穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路中一般都加限流電阻R，使穩(wěn)壓管電流工作在IZmax和IZmix的范圍。穩(wěn)壓管在應用中要采取適當?shù)拇胧┫拗仆ㄟ^管子的電流，以保證管子不會因過熱而燒壞。4.1 并聯(lián)式穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路如圖所示。該電路能夠穩(wěn)定輸出電壓，當V1或RL變化時，電路能自動地調整IZ的大小，以改變R上的壓降IRR，達到使輸出電壓V0（VZ）基本恒定的目的。例如，當VI恒定而RL減小時，將產

13、生如下的自動調整過程：RL¯®IO®IR®VO¯®IZ¯®IR¯VO VO能基本維持恒定。穩(wěn)壓管在直流穩(wěn)壓電源中獲得廣泛的應用。穩(wěn)壓電路如圖所示。圖中DZ為穩(wěn)壓管，R為限流電阻的作用是使電路有一個合適的工作狀態(tài)。因負載RL與穩(wěn)壓管兩端并接，故稱為并聯(lián)式穩(wěn)壓電路。該電路之所以能夠穩(wěn)定輸出電壓，在于當穩(wěn)定電流IZ有較大幅度的變化DIZ時，而穩(wěn)定電壓的變化DVZ卻很小。這樣，當V1或RL變化時，電路能自動地調整IZ的大小，以改變R上的壓降IRR，達到維持輸出電壓V0（VZ）基本恒定的目的。例如，當VI恒定而RL

14、減小時，將產生如下的自動調整過程：RL¯®IO®IR®VO¯®IZ¯®IR¯VO 可見VO能基本維持恒定。同理，亦可分析當RL增大時，亦可得出Vo基本維持恒定的結論。二極管結電容的大小除了與本身結構和工藝有關外，還與外加電壓有關。結電容隨反向電壓的增加而減小，這種效應顯著的二極管稱為變容二極管。圖a為變容二極管的代表符號，圖b是變容二極管的特性曲線。不同型號的管子，其電容最大值可能是5300pF。最大電容與最小電容之比約為5:1。變容二極管在高頻技術中應用較多。三、二極管的應用1、整流二極管利用二極管單向

15、導電性，可以把方向交替變化的交流電變換成單一方向的脈沖直流電。2、開關元件二極管在正向電壓作用下電阻很小，處于導通狀態(tài)，相當于一只接通的開關；在反向電壓作用下，電阻很大，處于截止狀態(tài)，如同一只斷開的開關。利用二極管的開關特性，可以組成各種邏輯電路。3、限幅元件二極管正向導通后，它的正向壓降基本保持不變（硅管為0.7V，鍺管為0.3V）。利用這一特性，在電路中作為限幅元件，可以把信號幅度限制在一定范圍內。4、繼流二極管在開關電源的電感中和繼電器等感性負載中起繼流作用。5、檢波二極管在收音機中起檢波作用。6、變容二極管使用于電視機的高頻頭中。7、顯示元件用于VCD、DVD、計算器等顯示器上。8、穩(wěn)

16、壓二極管反向擊穿電壓恒定，且擊穿后可恢復，利用這一特性可以實現(xiàn)穩(wěn)壓電路。四、二極管的類型二極管種類有很多，按照所用的半導體材料，可分為鍺二極管（Ge管）和硅二極管（Si管）。根據(jù)其不同用途，可分為檢波二極管、整流二極管、穩(wěn)壓二極管、開關二極管、隔離二極管、肖特基二極管、發(fā)光二極管、硅功率開關二極管、旋轉二極管等。按照管芯結構，又可分為點接觸型二極管、面接觸型二極管及平面型二極管。點接觸型二極管是用一根很細的金屬絲壓在光潔的半導體晶片表面，通以脈沖電流，使觸絲一端與晶片牢固地燒結在一起，形成一個“PN結”。由于是點接觸，只允許通過較小的電流（不超過幾十毫安），適用于高頻小電流電路，如收音機的檢波

17、等。面接觸型二極管的“PN結”面積較大，允許通過較大的電流（幾安到幾十安），主要用于把交流電變換成直流電的“整流”電路中。平面型二極管是一種特制的硅二極管，它不僅能通過較大的電流，而且性能穩(wěn)定可靠，多用于開關、脈沖及高頻電路中。貼片二極管1 根據(jù)構造分類半導體二極管主要是依靠PN結而工作的。與PN結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。包括這兩種型號在內，根據(jù)PN結構造面的特點，把晶體二極管分類如下：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結的靜電容量小，適用于高頻電路。但是，與面結型相比較，點接觸型二極管正

18、向特性和反向特性都差，因此，不能使用于大電流和整流。因為構造簡單，所以價格便宜。對于小信號的檢波、整流、調制、混頻和限幅等一般用途而言，它是應用范圍較廣的類型。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結電容量稍有增加，但正向特性特別優(yōu)良。多作開關用，有時也被應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。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結而形成的。正向電壓降小，適于大電流整流。因

19、其PN結反向時靜電容量大，所以不適于高頻檢波和高頻整流。擴散型二極管在高溫的P型雜質氣體中，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。因PN結正向電壓降小，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移到硅擴散型。臺面型二極管PN結的制作方法雖然與擴散型相同，但是，只保留PN結及其必要的部分，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品型號很少，而小電流開關用的產品型號卻很多。平面型二極管在半導體單晶片（主

20、要地是N型硅單晶片）上，擴散P型雜質，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。因此，不需要為調整PN結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，而作小電流開關用的型號則很多。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，就能與合金一起過擴散，以便在已經形成的PN結中獲得雜質的恰當?shù)臐舛?/p>

21、分布。此法適用于制造高靈敏度的變容二極管。外延型二極管用外延面長的過程制造PN結而形成的二極管。制造時需要非常高超的技術。因能隨意地控制雜質的不同濃度的分布，故適宜于制造高靈敏度的變容二極管。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：開關速度非常快：反向恢復時間trr特別地短。因此，能制作開關二極和低壓大電流整流二極管。2 根據(jù)用途分類1、檢波用二極管就原理而言，從輸入信號中取出調制信號是檢波，以整流電流的大小（100mA）作為界線通常把輸出電流小于10

22、0mA的叫檢波。鍺材料點接觸型、工作頻率可達400MHz，正向壓降小，結電容小，檢波效率高，頻率特性好，為2AP型。類似點觸型那樣檢波用的二極管，除用于檢波外，還能夠用于限幅、削波、調制、混頻、開關等電路。也有為調頻檢波專用的特性一致性好的兩只二極管組合件。2、整流用二極管就原理而言，從輸入交流中得到輸出的直流是整流。以整流電流的大?。?00mA）作為界線通常把輸出電流大于100mA的叫整流。面結型，工作頻率小于KHz，最高反向電壓從25伏至3000伏分AX共22檔。分類如下：硅半導體整流二極管2CZ型、硅橋式整流器QL型、用于電視機高壓硅堆工作頻率近100KHz的2CLG型。內部結構3、限幅

23、用二極管大多數(shù)二極管能作為限幅使用。也有象保護儀表用和高頻齊納管那樣的專用限幅二極管。為了使這些二極管具有特別強的限制尖銳振幅的作用，通常使用硅材料制造的二極管。也有這樣的組件出售：依據(jù)限制電壓需要，把若干個必要的整流二極管串聯(lián)起來形成一個整體。4、調制用二極管通常指的是環(huán)形調制專用的二極管。就是正向特性一致性好的四個二極管的組合件。即使其它變容二極管也有調制用途，但它們通常是直接作為調頻用。5、混頻用二極管使用二極管混頻方式時，在50010，000Hz的頻率范圍內，多采用肖特基型和點接觸型二極管。6、放大用二極管 用二極管放大，大致有依靠隧道二極管和體效應二極管那樣的負阻性器件的放大，以及用

24、變容二極管的參量放大。因此，放大用二極管通常是指隧道二極管、體效應二極管和變容二極管。7、開關用二極管有在小電流下（10mA程度）使用的邏輯運算和在數(shù)百毫安下使用的磁芯激勵用開關二極管。小電流的開關二極管通常有點接觸型和鍵型等二極管，也有在高溫下還可能工作的硅擴散型、臺面型和平面型二極管。開關二極管的特長是開關速度快。而肖特基型二極管的開關時間特短，因而是理想的開關二極管。2AK型點接觸為中速開關電路用；2CK型平面接觸為高速開關電路用；用于開關、限幅、鉗位或檢波等電路；肖特基（SBD）硅大電流開關，正向壓降小，速度快、效率高。8、變容二極管用于自動頻率控制（AFC）和調諧用的小功率二極管稱變

25、容二極管。日本廠商方面也有其它許多叫法。通過施加反向電壓， 使其PN結的靜電容量發(fā)生變化。因此，被使用于自動頻率控制、掃描振蕩、調頻和調諧等用途。通常，雖然是采用硅的擴散型二極管，但是也可采用合金擴散型、外延結合型、雙重擴散型等特殊制作的二極管，因為這些二極管對于電壓而言，其靜電容量的變化率特別大。結電容隨反向電壓VR變化，取代可變電容，用作調諧回路、振蕩電路、鎖相環(huán)路，常用于電視機高頻頭的頻道轉換和調諧電路，多以硅材料制作。9、頻率倍增用二極管對二極管的頻率倍增作用而言，有依靠變容二極管的頻率倍增和依靠階躍（即急變）二極管的頻率倍增。頻率倍增用的變容二極管稱為可變電抗器，可變電抗器雖然和自動

26、頻率控制用的變容二極管的工作原理相同，但電抗器的構造卻能承受大功率。階躍二極管又被稱為階躍恢復二極管，從導通切換到關閉時的反向恢復時間trr短，因此，其特長是急速地變成關閉的轉移時間顯著地短。如果對階躍二極管施加正弦波，那么，因tt（轉移時間）短，所以輸出波形急驟地被夾斷，故能產生很多高頻諧波。10、穩(wěn)壓二極管是代替穩(wěn)壓電子二極管的產品。被制作成為硅的擴散型或合金型。是反向擊穿特性曲線急驟變化的二極管。作為控制電壓和標準電壓使用而制作的。二極管工作時的端電壓（又稱齊納電壓）從3V左右到150V，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。工作在反向擊穿狀態(tài)

27、，硅材料制作，動態(tài)電阻RZ很小，一般為2CW型；將兩個互補二極管反向串接以減少溫度系數(shù)則為2DW型。11、PIN型二極管（PIN Diode）這是在P區(qū)和N區(qū)之間夾一層本征半導體（或低濃度雜質的半導體）構造的晶體二極管。PIN中的I是“本征”意義的英文略語。當其工作頻率超過100MHz時，由于少數(shù)載流子的存貯效應和“本征”層中的渡越時間效應，其二極管失去整流作用而變成阻抗元件，并且，其阻抗值隨偏置電壓而改變。在零偏置或直流反向偏置時，“本征”區(qū)的阻抗很高；在直流正向偏置時，由于載流子注入“本征”區(qū)，而使“本征”區(qū)呈現(xiàn)出低阻抗狀態(tài)。因此，可以把PIN二極管作為可變阻抗元件使用。它常被應用于高頻開

28、關（即微波開關）、移相、調制、限幅等電路中。12、 雪崩二極管 （Avalanche Diode）它是在外加電壓作用下可以產生高頻振蕩的晶體管。產生高頻振蕩的工作原理是欒的：利用雪崩擊穿對晶體注入載流子，因載流子渡越晶片需要一定的時間，所以其電流滯后于電壓，出現(xiàn)延遲時間，若適當?shù)乜刂贫稍綍r間，那么，在電流和電壓關系上就會出現(xiàn)負阻效應，從而產生高頻振蕩。它常被應用于微波領域的振蕩電路中。13、江崎二極管 （Tunnel Diode）它是以隧道效應電流為主要電流分量的晶體二極管。其基底材料是砷化鎵和鍺。其P型區(qū)的N型區(qū)是高摻雜的（即高濃度雜質的）。隧道電流由這些簡并態(tài)半導體的量子力學效應所產生。發(fā)

29、生隧道效應具備如下三個條件：費米能級位于導帶和滿帶內；空間電荷層寬度必須很窄（0.01微米以下）；簡并半導體P型區(qū)和N型區(qū)中的空穴和電子在同一能級上有交疊的可能性。江崎二極管為雙端子有源器件。其主要參數(shù)有峰谷電流比（IP/PV），其中，下標“P”代表“峰”；而下標“V”代表“谷”。江崎二極管可以被應用于低噪聲高頻放大器及高頻振蕩器中（其工作頻率可達毫米波段），也可以被應用于高速開關電路中。14、快速關斷（階躍恢復）二極管 （Step Recovary Diode）它也是一種具有PN結的二極管。其結構上的特點是：在PN結邊界處具有陡峭的雜質分布區(qū)，從而形成“自助電場”。由于PN結在正向偏壓下，以

30、少數(shù)載流子導電，并在PN結附近具有電荷存貯效應，使其反向電流需要經歷一個“存貯時間”后才能降至最小值（反向飽和電流值）。階躍恢復二極管的“自助電場”縮短了存貯時間，使反向電流快速截止，并產生豐富的諧波分量。利用這些諧波分量可設計出梳狀頻譜發(fā)生電路?？焖訇P斷（階躍恢復）二極管用于脈沖和高次諧波電路中。15、肖特基二極管 （Schottky Barrier Diode）二極管電路它是具有肖特基特性的“金屬半導體結”的二極管。其正向起始電壓較低。其金屬層除材料外，還可以采用金、鉬、鎳、鈦等材料。其半導體材料采用硅或砷化鎵，多為N型半導體。這種器件是由多數(shù)載流子導電的，所以，其反向飽和電流較以少數(shù)載流

31、子導電的PN結大得多。由于肖特基二極管中少數(shù)載流子的存貯效應甚微，所以其頻率響僅為RC時間常數(shù)限制，因而，它是高頻和快速開關的理想器件。其工作頻率可達100GHz。并且，MIS（金屬絕緣體半導體）肖特基二極管可以用來制作太陽能電池或發(fā)光二極管。16、阻尼二極管具有較高的反向工作電壓和峰值電流，正向壓降小，高頻高壓整流二極管，用在電視機行掃描電路作阻尼和升壓整流用。17、瞬變電壓抑制二極管TVP管，對電路進行快速過壓保護，分雙極型和單極型兩種，按峰值功率（500W5000W）和電壓（8.2V200V）分類。18、雙基極二極管（單結晶體管）兩個基極，一個發(fā)射極的三端負阻器件，用于張馳振蕩電路，定時

32、電壓讀出電路中，它具有頻率易調、溫度穩(wěn)定性好等優(yōu)點。19、發(fā)光二極管用磷化鎵、磷砷化鎵材料制成，體積小，正向驅動發(fā)光。工作電壓低，工作電流小，發(fā)光均勻、壽命長、可發(fā)紅、黃、綠單色光。20.、硅功率開關二極管硅功率開關二極管具有高速導通與截止的能力。它主要用于大功率開關或穩(wěn)壓電路、直流變換器、高速電機調速及在驅動電路中作高頻整流及續(xù)流箝拉，具有恢復特性軟、過載能力強的優(yōu)點、廣泛用于計算機、雷達電源、步進電機調速等方面。21、旋轉二極管主要用于無刷電機勵磁、也可作普通整流用。3 根據(jù)特性分類點接觸型二極管，按正向和反向特性分類如下。1、一般用點接觸型二極管這種二極管正如標題所說的那樣，通常被使用于

33、檢波和整流電路中，是正向和反向特性既不特別好，也不特別壞的中間產品。如：SD34、SD46、1N34A等等屬于這一類。2、高反向耐壓點接觸型二極管是最大峰值反向電壓和最大直流反向電壓很高的產品。使用于高壓電路的檢波和整流。這種型號的二極管一般正向特性不太好或一般。在點接觸型鍺二極管中，有SD38、1N38A、OA81等等。這種鍺材料二極管，其耐壓受到限制。要求更高時有硅合金和擴散型。3、高反向電阻點接觸型二極管正向電壓特性和一般用二極管相同。雖然其反方向耐壓也是特別地高，但反向電流小，因此其特長是反向電阻高。使用于高輸入電阻的電路和高阻負荷電阻的電路中，就鍺材料高反向電阻型二極管而言，SD54

34、、1N54A等等屬于這類二極管。4、高傳導點接觸型二極管它與高反向電阻型相反。其反向特性盡管很差，但使正向電阻變得足夠小。對高傳導點接觸型二極管而言，有SD56、1N56A等等。對高傳導鍵型二極管而言，能夠得到更優(yōu)良的特性。這類二極管，在負荷電阻特別低的情況下，整流效率較高。4 LED發(fā)光二極管如何分類1.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(jù)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

35、和達于做指示燈用。2.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5°20°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(lián)用以組成自動檢測系統(tǒng)。（2）標準型。通常作指示燈用，

36、其半值角為20°45°。（3）散射型。這是視角較大的指示燈，半值角為45°90°或更大，散射劑的量較大。五、二極管的主要參數(shù)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(shù)。不同類型的二極管有不同的特性參數(shù)。對初學者而言，必須了解以下幾個主要參數(shù)：1反向飽和漏電流IR指在二極管兩端加入反向電壓時，流過二極管的電流，該電流與半導體材料和溫度有關。在常溫下，硅管的IR為納安（10-9A）級，鍺管的IR為微安（10-6A）級。2額定整流電流IF指二極管長期運行時，根據(jù)允許溫升折算出來的平均電流值。目前大功率整流二極管的IF值可達1000A。3.

37、最大平均整流電流IO在半波整流電路中，流過負載電阻的平均整流電流的最大值。這是設計時非常重要的值。4. 最大浪涌電流IFSM允許流過的過量的正向電流。它不是正常電流，而是瞬間電流，這個值相當大。5最大反向峰值電壓VRM即使沒有反向電流，只要不斷地提高反向電壓，遲早會使二極管損壞。這種能加上的反向電壓，不是瞬時電壓，而是反復加上的正反向電壓。因給整流器加的是交流電壓，它的最大值是規(guī)定的重要因子。最大反向峰值電壓VRM指為避免擊穿所能加的最大反向電壓。目前最高的VRM值可達幾千伏。6. 最大直流反向電壓VR上述最大反向峰值電壓是反復加上的峰值電壓，VR是連續(xù)加直流電壓時的值。用于直流電路，最大直流

38、反向電壓對于確定允許值和上限值是很重要的。7最高工作頻率fM由于PN結的結電容存在，當工作頻率超過某一值時，它的單向導電性將變差。點接觸式二極管的fM值較高，在100MHz以上；整流二極管的fM較低，一般不高于幾千赫。8反向恢復時間Trr當工作電壓從正向電壓變成反向電壓時，二極管工作的理想情況是電流能瞬時截止。實際上，一般要延遲一點點時間。決定電流截止延時的量，就是反向恢復時間。雖然它直接影響二極管的開關速度，但不一定說這個值小就好。也即當二極管由導通突然反向時，反向電流由很大衰減到接近IR時所需要的時間。大功率開關管工作在高頻開關狀態(tài)時，此項指標至為重要。9. 最大功率P二極管中有電流流過，

39、就會吸熱，而使自身溫度升高。最大功率P為功率的最大值。具體講就是加在二極管兩端的電壓乘以流過的電流。這個極限參數(shù)對穩(wěn)壓二極管，可變電阻二極管顯得特別重要。編輯本段半導體二極管參數(shù)符號及其意義CT-勢壘電容Cj-結（極間）電容， 表示在二極管兩端加規(guī)定偏壓下，鍺檢波二極管的總電容Cjv-偏壓結電容Co-零偏壓電容Cjo-零偏壓結電容Cjo/Cjn-結電容變化Cs-管殼電容或封裝電容Ct-總電容CTV-電壓溫度系數(shù)。在測試電流下，穩(wěn)定電壓的相對變化與環(huán)境溫度的絕對變化之比CTC-電容溫度系數(shù)Cvn-標稱電容IF-正向直流電流（正向測試電流）。鍺檢波二極管在規(guī)定的正向電壓VF下，通過極間的電流；硅整

40、流管、硅堆在規(guī)定的使用條件下，在正弦半波中允許連續(xù)通過的最大工作電流（平均值），硅開關二極管在額定功率下允許通過的最大正向直流電流；測穩(wěn)壓二極管正向電參數(shù)時給定的電流IF（AV）-正向平均電流IFM（IM）-正向峰值電流（正向最大電流）。在額定功率下，允許通過二極管的最大正向脈沖電流。發(fā)光二極管極限電流。IH-恒定電流、維持電流。Ii- 發(fā)光二極管起輝電流IFRM-正向重復峰值電流IFSM-正向不重復峰值電流（浪涌電流）Io-整流電流。在特定線路中規(guī)定頻率和規(guī)定電壓條件下所通過的工作電流IF（ov）-正向過載電流IL-光電流或穩(wěn)流二極管極限電流ID-暗電流IB2-單結晶體管中的基極調制電流IE

41、M-發(fā)射極峰值電流IEB10-雙基極單結晶體管中發(fā)射極與第一基極間反向電流IEB20-雙基極單結晶體管中發(fā)射極向電流ICM-最大輸出平均電流IFMP-正向脈沖電流IP-峰點電流IV-谷點電流IGT-晶閘管控制極觸發(fā)電流IGD-晶閘管控制極不觸發(fā)電流IGFM-控制極正向峰值電流IR（AV）-反向平均電流IR（In）-反向直流電流（反向漏電流）。在測反向特性時，給定的反向電流；硅堆在正弦半波電阻性負載電路中，加反向電壓規(guī)定值時，所通過的電流；硅開關二極管兩端加反向工作電壓VR時所通過的電流；穩(wěn)壓二極管在反向電壓下，產生的漏電流；整流管在正弦半波最高反向工作電壓下的漏電流。IRM-反向峰值電流IRR

42、-晶閘管反向重復平均電流IDR-晶閘管斷態(tài)平均重復電流IRRM-反向重復峰值電流IRSM-反向不重復峰值電流（反向浪涌電流）Irp-反向恢復電流Iz-穩(wěn)定電壓電流（反向測試電流）。測試反向電參數(shù)時，給定的反向電流Izk-穩(wěn)壓管膝點電流IOM-最大正向（整流）電流。在規(guī)定條件下，能承受的正向最大瞬時電流；在電阻性負荷的正弦半波整流電路中允許連續(xù)通過鍺檢波二極管的最大工作電流IZSM-穩(wěn)壓二極管浪涌電流IZM-最大穩(wěn)壓電流。在最大耗散功率下穩(wěn)壓二極管允許通過的電流iF-正向總瞬時電流iR-反向總瞬時電流ir-反向恢復電流Iop-工作電流Is-穩(wěn)流二極管穩(wěn)定電流f-頻率n-電容變化指數(shù)；電容比Q-優(yōu)

43、值（品質因素）vz-穩(wěn)壓管電壓漂移di/dt-通態(tài)電流臨界上升率dv/dt-通態(tài)電壓臨界上升率PB-承受脈沖燒毀功率PFT（AV）-正向導通平均耗散功率PFTM-正向峰值耗散功率PFT-正向導通總瞬時耗散功率Pd-耗散功率PG-門極平均功率PGM-門極峰值功率PC-控制極平均功率或集電極耗散功率Pi-輸入功率PK-最大開關功率PM-額定功率。硅二極管結溫不高于150度所能承受的最大功率PMP-最大漏過脈沖功率PMS-最大承受脈沖功率Po-輸出功率PR-反向浪涌功率Ptot-總耗散功率Pomax-最大輸出功率Psc-連續(xù)輸出功率PSM-不重復浪涌功率PZM-最大耗散功率。在給定使用條件下，穩(wěn)壓二

44、極管允許承受的最大功率RF（r）-正向微分電阻。在正向導通時，電流隨電壓指數(shù)的增加，呈現(xiàn)明顯的非線性特性。在某一正向電壓下，電壓增加微小量V，正向電流相應增加I，則V/I稱微分電阻RBB-雙基極晶體管的基極間電阻RE-射頻電阻RL-負載電阻Rs（rs）-串聯(lián)電阻Rth-熱阻R（th）ja-結到環(huán)境的熱阻Rz（ru）-動態(tài)電阻R（th）jc-結到殼的熱阻r -衰減電阻r（th）-瞬態(tài)電阻Ta-環(huán)境溫度Tc-殼溫td-延遲時間tf-下降時間tfr-正向恢復時間tg-電路換向關斷時間tgt-門極控制極開通時間Tj-結溫Tjm-最高結溫ton-開通時間toff-關斷時間tr-上升時間trr-反向恢復時

45、間ts-存儲時間tstg-溫度補償二極管的貯成溫度a-溫度系數(shù)p-發(fā)光峰值波長 -光譜半寬度-單結晶體管分壓比或效率VB-反向峰值擊穿電壓Vc-整流輸入電壓VB2B1-基極間電壓VBE10-發(fā)射極與第一基極反向電壓VEB-飽和壓降VFM-最大正向壓降（正向峰值電壓）VF-正向壓降（正向直流電壓）VF-正向壓降差VDRM-斷態(tài)重復峰值電壓VGT-門極觸發(fā)電壓VGD-門極不觸發(fā)電壓VGFM-門極正向峰值電壓VGRM-門極反向峰值電壓VF（AV）-正向平均電壓Vo-交流輸入電壓VOM-最大輸出平均電壓Vop-工作電壓Vn-中心電壓Vp-峰點電壓VR-反向工作電壓（反向直流電壓）VRM-反向峰值電壓（

46、最高測試電壓）V（BR）-擊穿電壓Vth-閥電壓（門限電壓、死區(qū)電壓）VRRM-反向重復峰值電壓（反向浪涌電壓）VRWM-反向工作峰值電壓V v-谷點電壓Vz-穩(wěn)定電壓Vz-穩(wěn)壓范圍電壓增量Vs-通向電壓（信號電壓）或穩(wěn)流管穩(wěn)定電流電壓av-電壓溫度系數(shù)Vk-膝點電壓（穩(wěn)流二極管）VL -極限電壓二極管和半導體的關系二極管的正負二個端子。正端A稱為陽極，負端K 稱為陰極。電流只能從陽極向陰極方向移動。一些初學者容易產生這樣一種錯誤認識：“半導體的一半是一半的半；而二極管也是只有一半電流流動（這是錯誤的），所有二極管就是半導體 ”。其實二極管與半導體是完全不同的東西。我們只能說二極管是由半導體組

47、成的器件。半導體無論那個方向都能流動電流。六、半導體二極管的極性判別及選用1 半導體二極管的極性判別一般情況下，二極管有色點的一端為正極，如2AP12AP7，2AP112AP17等。如果是透明玻璃殼二極管，可直接看出極性，即內部連觸絲的一頭是正極，連半導體片的一頭是負極。塑封二極管有圓環(huán)標志的是負極，如IN4000系列。無標記的二極管，則可用萬用表電阻擋來判別正、負極，萬用表電阻擋示意圖見圖T304。根據(jù)二極管正向電阻小，反向電阻大的特點，將萬用表撥到電阻擋（一般用R×100或R×1k擋。不要用R×1或R×10k擋，因為R×1擋使用的電流太大，

48、容易燒壞管子，而R×10k擋使用的電壓太高，可能擊穿管子）。用表筆分別與二極管的兩極相接，測出兩個阻值。在所測得阻值較小的一次，與黑表筆相接的一端為二極管的正極。同理，在所測得較大阻值的一次，與黑表筆相接的一端為二極管的負極。如果測得的正、反向電阻均很小，說明管子內部短路；若正、反向電阻均很大，則說明管子內部開路。在這兩種情況下，管子就不能使用了。七、測試二極管的好壞（一）普通二極管的檢測 （包括檢波二極管、整流二極管、阻尼二極管、開關二極管、續(xù)流二極管）是由一個PN結構成的半導體器件，具有單向導電特性。通過用萬用表檢測其正、反向電阻值，可以判別出二極管的電極，還可估測出二極管是否損

49、壞。1極性的判別 將萬用表置于R×100檔或R×1k檔，兩表筆分別接二極管的兩個電極，測出一個結果后，對調兩表筆，再測出一個結果。兩次測量的結果中，有一次測量出的阻值較大（為反向電阻），一次測量出的阻值較小（為正向電阻）。在阻值較小的一次測量中，黑表筆接的是二極管的正極，紅表筆接的是二極管的負極。2單負導電性能的檢測及好壞的判斷 通常，鍺材料二極管的正向電阻值為1k左右，反向電阻值為300左右。硅材料二極管的電阻值為5 k左右，反向電阻值為（無窮大）。正向電阻越小越好，反向電阻越大越好。正、反向電阻值相差越懸殊，說明二極管的單向導電特性越好。若測得二極管的正、反向電阻值均接

50、近0或阻值較小，則說明該二極管內部已擊穿短路或漏電損壞。若測得二極管的正、反向電阻值均為無窮大，則說明該二極管已開路損壞。3反向擊穿電壓的檢測 二極管反向擊穿電壓（耐壓值）可以用晶體管直流參數(shù)測試表測量。其方法是：測量二極管時，應將測試表的“NPN/PNP”選擇鍵設置為NPN狀態(tài)，再將被測二極管的正極接測試表的“C”插孔內，負極插入測試表的“e”插孔，然后按下“V（BR）”鍵，測試表即可指示出二極管的反向擊穿電壓值。也可用兆歐表和萬用表來測量二極管的反向擊穿電壓、測量時被測二極管的負極與兆歐表的正極相接，將二極管的正極與兆歐表的負極相連，同時用萬用表（置于合適的直流電壓檔）監(jiān)測二極管兩端的電壓

51、。如圖4-71所示，搖動兆歐表手柄（應由慢逐漸加快），待二極管兩端電壓穩(wěn)定而不再上升時，此電壓值即是二極管的反向擊穿電壓。（二）穩(wěn)壓二極管的檢測1正、負電極的判別 從外形上看，金屬封裝穩(wěn)壓二極管管體的正極一端為平面形，負極一端為半圓面形。塑封穩(wěn)壓二極管管體上印有彩色標記的一端為負極，另一端為正極。對標志不清楚的穩(wěn)壓二極管，也可以用萬用表判別其極性，測量的方法與普通二極管相同，即用萬用表R×1k檔，將兩表筆分別接穩(wěn)壓二極管的兩個電極，測出一個結果后，再對調兩表筆進行測量。在兩次測量結果中，阻值較小那一次，黑表筆接的是穩(wěn)壓二極管的正極，紅表筆接的是穩(wěn)壓二極管的負極。若測得穩(wěn)壓二極管的正、

52、反向電阻均很小或均為無窮大，則說明該二極管已擊穿或開路損壞。2穩(wěn)壓值的測量 用030V連續(xù)可調直流電源，對于13V以下的穩(wěn)壓二極管，可將穩(wěn)壓電源的輸出電壓調至15V，將電源正極串接1只1.5k限流電阻后與被測穩(wěn)壓二極管的負極相連接，電源負極與穩(wěn)壓二極管的正極相接，再用萬用表測量穩(wěn)壓二極管兩端的電壓值，所測的讀數(shù)即為穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓值。若穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓值高于15V，則應將穩(wěn)壓電源調至20V以上。也可用低于1000V的兆歐表為穩(wěn)壓二極管提供測試電源。其方法是：將兆歐表正端與穩(wěn)壓二極管的負極相接，兆歐表的負端與穩(wěn)壓二極管的正極相接后，按規(guī)定勻速搖動兆歐表手柄，同時用萬用表監(jiān)測穩(wěn)壓二極管兩端電壓值（

53、萬用表的電壓檔應視穩(wěn)定電壓值的大小而定），待萬用表的指示電壓指示穩(wěn)定時，此電壓值便是穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)定電壓值。若測量穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)定電壓值忽高忽低，則說明該二極管的性不穩(wěn)定。圖4-72是穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓值的測量方法。（三）雙向觸發(fā)二極管的檢測1正、反向電阻值的測量 用萬用表R×1k或R×10k檔，測量雙向觸發(fā)二極管正、反向電阻值。正常時其正、反向電阻值均應為無窮大。若測得正、反向電阻值均很小或為0，則說明該二極管已擊穿損壞。2測量轉折電壓 測量雙向觸發(fā)二極管的轉折電壓有三種方法。第一種方法是：將兆歐表的正極（E）和負極（L）分別接雙向觸發(fā)二極管的兩端，用兆歐表提供擊穿電壓，同時

54、用萬用表的直流電壓檔測量出電壓值，將雙向觸發(fā)二極管的兩極對調后再測量一次。比較一下兩次測量的電壓值的偏差（一般為36V）。此偏差值越小，說明此二極管的性能越好。第二種方法是：先用萬用表測出市電電壓U，然后將被測雙向觸發(fā)二極管串入萬用表的交流電壓測量回路后，接入市電電壓，讀出電壓值U1，再將雙向觸發(fā)二極管的兩極對調連接后并讀出電壓值U2。若U1與U2的電壓值相同，但與U的電壓值不同，則說明該雙向觸發(fā)二極管的導通性能對稱性良好。若U1與U2的電壓值相差較大時，則說明該雙向觸發(fā)二極管的導通性不對稱。若U1、U2電壓值均與市電U相同時，則說明該雙向觸發(fā)二極管內部已短路損壞。若U1、U2的電壓值均為0V

55、，則說明該雙向觸發(fā)二極管內部已開路損壞。第三種方法是：用050V連續(xù)可調直流電源，將電源的正極串接1只20k電阻器后與雙向觸發(fā)二極管的一端相接，將電源的負極串接萬用表電流檔（將其置于1mA檔）后與雙向觸發(fā)二極管的另一端相接。逐漸增加電源電壓，當電流表指針有較明顯擺動時（幾十微安以上），則說明此雙向觸發(fā)二極管已導通，此時電源的電壓值即是雙向觸發(fā)二極管的轉折電壓。圖4-73是雙向觸發(fā)二極管轉折電壓的檢測方法。（四）發(fā)光二極管的檢測1正、負極的判別 將發(fā)光二極管放在一個光源下，觀察兩個金屬片的大小，通常金屬片大的一端為負極，金屬片小的一端為正極。2性能好壞的判斷用萬用表R×10k檔，測量發(fā)光二極管的正、反向電阻值。正常時，正向電阻值（黑表筆接正極時）約為1020k，反向電阻值為250k（無窮大）。較高靈敏度的發(fā)光二極管，在測量正向電阻值時，管內會發(fā)微光。若用萬用表R×1k檔測量發(fā)光二極管的正、反向電阻值，則會發(fā)現(xiàn)其正、反向電阻值均接近（無窮大），這是因為發(fā)光二極管的正向壓降大于1.6V（高于萬用表R×1k檔內電池的電壓值1.5V）的緣故。用萬用表的R×10k檔對一只220F/25V電解電容器充電（黑表筆接電