晶體二極管知識簡介課件

二極管晶體二極管的知識全解1.普通二極管的基礎知識2.二極管故障處理方法解說3.二極管重要特性4.二極管基本電路詳解5.穩(wěn)壓二極管知識及典型應用電路6.發(fā)光二極管知識及典型應用電路7.開關二極管的電路詳解8.變?nèi)荻O管的電子調(diào)諧電路9.動手實驗篇:解剖小型直流電源1.普通二極管基礎知識二極管分類劃分方法及種類解說

按功能劃分普通二極管常見的二極管整流二極管專門用于整流的二極管發(fā)光二極管專用于指示信號的二極管,能發(fā)出可見光穩(wěn)壓二極管專門用于穩(wěn)壓的二極管光敏二極管對光有敏感作用的二極管按照材料劃分硅二極管硅材料二極管,常用的二極管鍺二極管鍺材料二極管按外部封裝材料劃分塑封二極管大量使用的二極管使用這種封裝材料金屬封裝二極管大功率整流二極管采用這種封裝材料玻璃封裝二極管檢波二極管采用這種封裝材料

二極管電路符號功能不同，電路符號也不同。下表是幾種常用二極管的電路符號它的電路符號與普通二極管電路符號不同之處在于負極表示方式不同。穩(wěn)壓二極管符號在普通二極管符號的基礎上，用箭頭形象的表示了這種二極管能夠發(fā)光。發(fā)光二極管符號比較新舊兩種符號的不同之處是，三角形老符號要涂黑，新符號不涂黑.舊電路符號電路符號中表示出兩根引腳，通過三角形表示正極、負極引腳.新電路符號解說名稱電路符號

二極管結構二極管采用兩種不同特性的半導體材料制成，一塊是P型半導體，另一塊是N型半導體，通過特殊工藝使兩塊半導體連接在一起，在它們的界面處形成了一個PN結，所以二極管的基本結構是PN結，特性也就是PN結特性。二極管的兩根引腳分別引出于兩個半導體材料，從P型材料上引出正極性引腳，從N型材料上引出負極性引腳。二極管工作原理P型半導體N型半導體＋＋＋＋＋－－－－－N型材料端是負極性引腳P型材料端是正極性引腳耗盡區(qū)PN結二極管有導通和截止兩種工作狀態(tài)。而且導通和截止有一定的工作條件。如果給二極管的正極加上高于負極的電壓，稱為二極管的正向偏置電壓，當該電壓達到一定數(shù)值時二極管導通，導通后二極管相當于一個導體，電阻很小，相當于接通，如圖所示。

二極管導通的條件：正向偏置電壓;正向偏置電壓大到一定程度，對于硅管而言0.7V，對于鍺管而言為0.2V。電流從VD1正極流過負極IR1VD1+-二極管正極為正電壓，處于正向偏置狀態(tài)E1IR1VD1二極管導通通路E1

二極管導通后，在回路中的電流流向是從正極流向負極，不能從負極流向正極，否則二極管已經(jīng)損壞。二極管正向導通工作原理二極管導通和截止工作狀態(tài)判斷方法分析二極管工作狀態(tài)時，應判斷二極管是導通還是截止。下表是二極管工作狀態(tài)識別方法，表中，“＋”表示正極性電壓，“－”表示負極性電壓。電壓極性及狀態(tài)工作狀態(tài)正向偏置電壓足夠大二極管正向導通，兩引腳間電阻很小.正向偏置電壓不夠大二極管不足以正向導通，兩引腳間內(nèi)阻還比較大.反向偏置電壓不太大二極管截止，兩個引腳之間的內(nèi)阻很大.反向偏置電壓很大二極管反向擊穿，兩引腳之間內(nèi)阻很小，二極管無單向導電性，二極管損壞.+-+-二極管主要參數(shù)參數(shù)名稱符號解說最大整流電流Im是指二極管長時間正常工作下，允許通過二極管的最大正向電流值。反向電流Ico是指二極管加上規(guī)定的反向偏置電壓情況下，同過二極管的反向電流值。最大反向工作電壓Urm二極管工作時承受最大的反向電壓值，它約等于反向擊穿電壓的一半。最高工作頻率Fm二極管保持良好的工作特性的最高頻率。常見二極管外形常見二極管外形發(fā)光二極管金封二極管金封可控硅穩(wěn)壓二極管二極管正負引腳表示方法電路符號極性標注正極負極外殼上標出電路符號色點標注正極負極常見的標注形式負極引腳正極引腳銀色環(huán)表示負極引腳外形特征識別二極管極性方法正極負極二極管故障種類和特征故障名稱故障特征開路二極管正、負極之間已經(jīng)斷開，正向和反向電阻均為無窮大。二極管開路后，它的負極沒有電壓輸出。擊穿二極管正負極間已經(jīng)通路，正反向電阻一樣大。二極管擊穿后，不一定表現(xiàn)為正負極間電阻為零，會有一些電阻值。負極沒有正常信號電壓輸出，會出現(xiàn)電路過流故障。正向電阻變大二極管正向電阻太大，信號在二極管上壓降增大，造成負極輸出信號電壓下降，二極管會因為發(fā)熱而損壞。性能變劣二極管沒有開路和擊穿等明顯故障，但性能變劣不能很好的地起作用，使電路穩(wěn)定性變差，或造成輸出信號電壓下降。2.二極管故障處理方法2.脫開電路反向檢測法：用萬用表的R×10K檔，黑表筆接二極管的極負，紅表筆接二極管的正極，此時表針應向右偏轉一個很小的角度，所指示阻值較大。此時阻值越大越好。Ω∞0R×10K擋測量反向電阻解說數(shù)百KΩ說明二極管反向電阻正常。反向電阻為零說明二極管已經(jīng)擊穿。遠小于幾百KΩ二極管反向電阻小，反向特性不好。表針不動穩(wěn)壓管已開路；開關和整流管正常。測量時表針不穩(wěn)定二極管穩(wěn)定性能變差。3.斷電在路檢測法：該方法與測量阻值判斷方法、二極管脫開電路檢測方法基本相似。（1）測量正向電阻受外電路的影響低于測量反向電阻受外電路的影響。（2）當測量結果受到懷疑時，應脫開電路后測量。4.通電在路檢測法：通電情況下測量二極管的導通管壓降。電路通電后，萬用表直流電壓2.5V擋，紅表筆接二極管的正極，黑表筆接二極管的負極。測試結果解說如表：類型、管壓降解說硅二極管0.6V說明二極管工作正常，處于正向導通狀態(tài)遠大于0.6V二極管沒有導通，如果導通則二極管有故障接近0V二極管處于擊穿狀態(tài)，無單向導電性，所在回路的電流會劇增。鍺二極管0.2V二極管工作正常，并且處于正向導通狀態(tài)遠大于0.2V說明二極管處于截止或二極管有故障。接近0V二極管處于擊穿狀態(tài)，無單向導電性，所在回路的電流會劇增。二極管測試過程中注意事項：1）不同材料的二極管的正向電阻大小和反向電阻大小不同，目前常用硅二極管的正向和反向電阻均大于鍺管。2）同一個二極管用同一個萬用表的不同量程測量正、反向電阻值不同，同一個二極管用不同型號的萬用表測量的正反向電阻值也是不同的。3）測量二極管正向電阻時，如果表針不能穩(wěn)定停在某一個阻值上，而是不斷的擺動，說明二極管熱穩(wěn)定性不好。4）使用數(shù)字式萬用表時，表中有專用的PN結測量擋，此時可以用這一功能擋去測量，但二極管必須脫離電路。5）測量二極管的方法可以在具體情況下靈活選用。修理過程中，先用在路檢測法，或通路檢測法，對已經(jīng)拆下的或新替換的用脫開檢測法。3.二極管重要特性解說單向導電性

單向導電性的定義：流過二極管的電流只能從正極流向負極，不能從負極流向正極，稱為二極管的正向導電性。

單向導電性對識圖的意義：二極管電路符號中的三角形形象的表示了電流的流動方向。利用這一電路符號的提示作用，在電路分析時可以方便的知道電流在電路中的流動方向。分析直流電路中二極管工作原理時，因為使二極管導通的電壓只能從正極加到負極，所以分析這一電壓從什么地方加來時，可以從二極管的正極開始向直流電壓供給方向尋找。要使二極管導通必須給二極管加上一個正向偏置電壓，如果所加的電壓達不到足夠大的程度，二極管只能處于微導通狀態(tài)：如果所加的是反向電壓（負極高于正極電壓），二極管不能導通，處于截止狀態(tài)。二極管正反向特性(二極管伏——安特性曲線)

以O為坐標原點，以加在二極管兩端的電壓U為橫軸、流過二極管的電流為縱軸建立直角坐標系，各軸的方向表示施與二極管的電壓和電流方向。第一象限曲線反映了二極管的正向特性；第三象限曲線反映其反向特性。給二極管加的正向電壓小于某一定值U1（硅：0.6V，鍺：0.2）時，正向電流很小，且小于I1。當正向電壓大與U1后，正向電流I隨U的微小增大而劇增。將U1稱為起始電壓。給二極管加的反向電壓小于某一定值UZ

(Urm)時，反向電流很小，當反向電壓大與等于UZ后，反向電流I迅速增大而處于電擊穿狀態(tài)。將UZ

稱為反向擊穿電壓。U1I1OUI反向擊穿電壓正向導通電壓UZ反向特性曲線正向特性曲線二極管正向壓降不變特性

二極管正向導通后的管壓降基本上保持不變，但下列因素會使管壓降有微小變化：當溫度升高時管壓降會有略有下降；溫度降低時管壓降會略微增大一點。正向電流發(fā)生很大變化時，正向壓降會有微小的變化。即當正向電壓有一個微小的變化時，將引起正向電流一個很大的變化。

利用二極管管壓降隨溫度微小變化的特征可以設計成溫度補償電路，在分析溫度補償電路時不了解二極管的這種特性，電路的工作原理就無法分析。當二極管的正向電流變化時，其正向電阻也在發(fā)生微小的變化，正向電流愈大，正向電阻愈小，反之則大。在一些控制電路中，在利用這一特性實現(xiàn)電路的控制功能。在電子開關電路中，利用二極管正向電阻和反向電阻相差很大的特性，可以將二極管作為電子開關器件，即所謂的開關二極管：二極管導通時，其內(nèi)阻很小，相當于開關接通；二極管截止時兩引腳之間的電阻很大，相當于開關的斷開。在電路中可以起到通與斷的控制作用。二極管正向電流與正向電阻關系的應用4.二極管基本電路詳解二極管電路種類和電路分析方法電路種類作用解說整流電路半波整流只用一只二極管依單向導電特性，將交流變?yōu)閱蜗蛎}動性直流電。全波整流用兩只二極管，得到兩個極性的單向脈動性直流電壓。橋式整流用四只二極管，得到兩個極性的單向脈動性直流電壓。倍壓整流是一種大電壓小電流整流電路，利用多只二極管構成整流電路。限幅電路單向限幅利用二極管導通管壓降基本不變特性，對交流信號進行幅度限制。雙向限幅對交流信號正、負半周進行限幅。檢波電路利用二極管的單向導電特性，從調(diào)幅波中取出音頻信號。溫度補償電路利用管壓降隨溫度微小變化，對電路中的三極管進行溫度補償。電子開關電路利用二極管正、反向電阻相差很大的特性，構成電子開關電路。半波整流電路

電路中的VD1是二極管用于整流，所以稱為整流二極管，它是整個電路的核心器件。

R1是整流電路的等效負載電阻，不是一只具體的電阻器，而是某個需要直流電壓的負載電路。

Ui是半波整流電路的輸入電壓，是一個正弦交流電壓；Uo是半波整流電路的輸出電壓，是單向脈動直流電壓。UiVD1R1Uo整流二極管輸入電壓波形輸出電壓波形UiVD1R1Uo整流二極管輸入電壓波形交流電壓負半周期間半波整流電路工作示意圖半波整流電路輸入和輸出電壓波形圖輸入電壓只有正半周部分R1UiVD1Uo等效負半周期間電壓為零UiVD1R1Uo負半周輸入電壓截止二極管相當于開路輸出電壓二極管簡易穩(wěn)壓電路利用二極管正向導通后管壓降基本不變的特性，可構成簡單的直流穩(wěn)壓電路。+V1R1VD1VD2VD3A穩(wěn)定的直流電壓不穩(wěn)定的直流電壓限流保護電阻+V2設三只二極管均為參數(shù)、型號相同的硅管，則在該直流穩(wěn)壓電路中，輸入電壓V1與輸出電壓V2關系:V2=3×0.6VVR1=V1－V2二極管檢波電路分析從調(diào)幅收音機天線上接收的信號就是調(diào)幅信號，信號的中間部分是頻率很高的載波信號，它的上下端是調(diào)幅信號的包絡，其包絡就是所需要的音頻信號。上包絡信號和下包絡信號對稱，但信號的相位相反，收音機最終只要其中的上包絡信號，下包絡信號不用，中間的高頻信號也不需要。UiUoVD1C1R1C2檢波二極管耦合電容，隔直通交高頻濾波電容去掉載波檢波電路負載電阻音頻信號包絡為音頻信號Ui調(diào)幅信號收音機有調(diào)頻和調(diào)幅兩種，調(diào)幅信號就是調(diào)幅收音機中處理和放大的信號。音頻信號直流分量高頻載波信號otVD檢波電路原理拉開時間軸VD1R1UDUiUi加于VD1的正極，正半周使VD1導通，負半周使VD1截止，在R1上得到正半周信號的包絡電壓UD。組成UD信號的三種成分：音頻信號、直流成分和高頻載波信號。UD的三種信號實際處理電路tOtOUiUoVD1C1R1C2UDtOtOUR1UoUi高頻濾波電容電路檢波電路中，高頻濾波電容C1接在檢波電路輸出端與地之間，由于檢波電路輸出端的三種信號頻率不同，當電容C1容量選取得很小時，C1對三種信號的作用不同：對于直流電壓，電容的隔直特性使C1開路——檢波電路輸出端的直流電壓不能被C1旁路到地；對于音頻信號容抗很大，相當于開路——音頻信號不能被旁路到地；對于高頻載波信號C1的容抗很小而呈通路狀態(tài)，起高頻濾波作用——檢波電路輸出的高頻載波信號旁路到地。+VUiVD1C2C1R1Uo由R2給VD1加小量的偏置電壓直流電壓值的大小，能夠反映檢波電路輸出幅度的大小，若將該直流電壓用來控制中頻放大器的增益，稱為AGC電路。R2負載電阻和耦合電容作用檢波二極管導通后的三種信號電流回路:高頻電容構成高頻負載波電流；負載電阻構成直流回路；耦合電容取出交流音頻信號。UoVD1音頻信號高頻負載波電流C1R1+直流電流Ui限幅電路:由二極管VD1構成單向限幅限幅電路電路組成電路中R1是VD1（設為硅管）的限流保護電阻。輸入信號Ui是正負兩半周幅度相等的一個交流電壓，Uo是經(jīng)過二極管正向限幅后的輸出信號電壓，其正半周的幅度小于負半周的幅度。將輸入信號分成兩個半周，由于二極具有的單向導電性和硅正向管壓降為0.6V的特性，在正半周時，加在二極管上的電壓使VD1導通，管壓降為0.6V，輸出電壓Uo最大為0.6V；負半周時，二極管截止，輸出信號幅度不變。正半周被限幅正、負半周被限幅相等的輸入信號R1音頻信號VD1+UoUi原理分析繼電器驅動電路中的二極管保護電路+VVT1L1＋－繼電器工作時電流方向L1產(chǎn)生的反向電動勢極性反向電動勢產(chǎn)生的電流方向繼電器內(nèi)部線圈L1電路工作原理：在正常情況下，流過繼電器的電流為從上到下，二極管不工作，但在斷電瞬間，繼電器線圈產(chǎn)生一個幅度很大的反向電動勢，這是二極管處于正向導通，將反向電動勢穩(wěn)壓，保護三極管。+VJ1R1C1保護二極管繼電器VD1VT1電路組成：J1是繼電器，VD1是驅動三極管，VT1的保護二極管，R1和C1構成繼電器內(nèi)部開關觸點的消火花電路。5.穩(wěn)壓二極管知識及典型應用電路穩(wěn)壓二極管外型和電路符號外型示意圖解說金屬外殼的穩(wěn)壓二極管，功率小。一種較大的金屬外殼穩(wěn)壓二極管。塑料封裝的穩(wěn)壓二極管。玻璃封裝的穩(wěn)壓二極管一種特殊的穩(wěn)壓二極管，有三根引腳，具有溫度補償特性123穩(wěn)壓二極管的電路符號(XXXX)電路符號解說舊的電路符號舊電路符號,用DW表示穩(wěn)壓二極管。新的電路符號最新規(guī)定的穩(wěn)壓二極管電路符號，用VD表示。從電路符號上看它與普通的二極管符號基本一樣，負極有區(qū)別。特殊的電路符號三個引腳的穩(wěn)壓二極管電路符號用VD表示，內(nèi)部有兩只背靠背的穩(wěn)壓二極管，這種穩(wěn)壓二極管在電路中應用時，一只二極管處于正向工作狀態(tài)，另一只處于反向工作狀態(tài)，具有溫度互補性。DWVD123VD穩(wěn)壓二極管的結構和工作原理UOUIUZ反向穩(wěn)壓曲線正向特性曲線123VD2VD1PN結PN結兩個PN結反向串聯(lián)，溫度特性互補該圖為穩(wěn)壓二極管的U-I特性曲線圖。它可以說明穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓原理。X軸表示穩(wěn)壓電壓的大小，Y軸表示流過二極管的電流的大小。右圖為溫度補償穩(wěn)壓二極管的工作原理圖。這種類型的二極管工作時，1、2腳不分，內(nèi)部的兩只穩(wěn)壓二極管性能相同，一個正偏時，另一個反偏，當一個PN結的壓降隨溫度增大時另一個減小。從而達到補償?shù)哪康摹?.發(fā)光二極管知識及典型應用電路發(fā)光二極管的分類劃分方法及種類解說按材料劃分磷化鎵（GaP）給發(fā)光二極管足夠的正向偏置電壓后，由于材料和工藝不同，在空穴和電子復合時釋放出的能量，這就是發(fā)光二極管發(fā)光的原因。磷砷化稼（GaAaP）砷鋁鎵（GaALAs）按發(fā)光顏色紅色還有一些其他顏色的發(fā)光二極管。黃色綠色按發(fā)光顏色是否改變單色單色發(fā)光二極管能夠發(fā)出一種色光，雙色和和三色能夠分別發(fā)出兩種和三種顏色雙色三色按封裝及外型圓柱行常見的發(fā)光二極管是圓柱形的，組合二極管用來制作各種符號形式。矩形組合形發(fā)光二極管電路符號和電路符號電路符號及名稱解說最新規(guī)定的電路符號電路符號中的箭頭表示二極管能夠發(fā)光，電路符號中已經(jīng)表示出正負極，發(fā)光二極管電路符號中用VD表示。過去采用的符號過去的符號中用D或LED。三色發(fā)光二極管的電路符號在同一個殼內(nèi)有兩個不同顏色的發(fā)光二極管。雙色發(fā)光二極管的電路符號從電路符號可以看出是單色還是多色發(fā)光二極管。DCGRVVDV發(fā)光二極管典型應用電路詳解

電路中的VD1為發(fā)光二極管，S1為電源開關。當電源開關S1處于打開狀態(tài)時，整機電路沒有支流工作電壓，VD1上沒有支流工作電壓，所以二極管不發(fā)光。當S1接通后，直流電壓加到整機電路中，同時通過R1加到VD1正極，使VD1導通發(fā)光，指示整機電路進入工作狀態(tài)。

如果電源電壓太低，加到二極管正極上的電壓比較低，使VD1的電流較小，二極管發(fā)光較弱。反之二極管的光愈強。電源電路+VS1電源開關限流保護電阻電源指示負載VD1單級發(fā)光二極管電平顯示電路電路中VD1是發(fā)光二極管，