PAGE1二極管最全知識(shí)

幾乎在所有的電子電路中，都要用到半導(dǎo)體二極管。首先，我們要了解一些半導(dǎo)體的知識(shí)。電流通過各種物體時(shí)，不同的物體對(duì)電流的通過有著不同的阻止能力，有的物體可使電流順利通過，也有的物體不讓其通過，或者在一定的阻力下讓它通過。這種不同的物體通過電流的能力，叫做這種物體的導(dǎo)電性能。各種物體均有著不同的導(dǎo)電性能，凡是導(dǎo)電性能很好的物體叫做導(dǎo)體。如銀、銅、鋁、鉛、錫、鐵、水銀、碳和電解液等都是良好導(dǎo)體。反之，導(dǎo)電能力很差的物體叫做絕緣體。還有，有的物體的導(dǎo)電能力比導(dǎo)體差，但比絕緣體強(qiáng)，這種導(dǎo)體叫做半導(dǎo)體。如常用的晶體管原材料硅、鍺等。收音機(jī)CPU都是半導(dǎo)體。下面說說PN結(jié)的特性。什么是PN結(jié)呢？簡(jiǎn)單地說吧，可以理解為一塊P物質(zhì)和一塊N物質(zhì)貼在一起，在這兩種物質(zhì)中間有一個(gè)薄層。在這薄層內(nèi)一邊帶正電荷，一邊帶負(fù)電荷。如圖：當(dāng)PN結(jié)加正向電壓時(shí)，如圖1：圖1圖２電路中有較大電流流過，我們說是PN結(jié)導(dǎo)電。當(dāng)PN結(jié)加反向電壓是，如圖2。電路中電流很小，幾乎為零，我們說PN結(jié)反向不導(dǎo)電，我們稱這個(gè)電流為反向漏電流。當(dāng)上圖２的電壓太高時(shí)，超過PN結(jié)的承受能力，電路電流就會(huì)突然增大，這就是所說的擊穿。PN結(jié)一旦被擊穿，PN結(jié)就被破壞了。二極管（Diode），二極管在電路用D表示，二極管是由半導(dǎo)體制作而成的，也可以說是由一個(gè)PN結(jié)構(gòu)成。半導(dǎo)體是一種特殊物質(zhì)。它不像導(dǎo)體那樣能夠完全導(dǎo)電，也不像絕緣體那樣不能導(dǎo)電，它是介于導(dǎo)體與半導(dǎo)體之間，所以稱為半導(dǎo)體。同樣，在這里我們認(rèn)識(shí)一下半導(dǎo)體的元件二極管：實(shí)物如圖３：圖３二極管在電路中的符號(hào)表示為：圖４請(qǐng)記住：二極管的正向?qū)ㄊ菑腜型指向N型，國際的標(biāo)法是：三角形表示P型，橫線是N型。二極管在0.6V以上的電壓下電流可急劇移動(dòng)，反向則無！二極管的類型：二極管種類有很多，按照所用的半導(dǎo)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(guān)二極管等。按照管芯結(jié)構(gòu)，又可分為點(diǎn)接觸型二極管、面接觸型二極管及平面型二極管。如下圖：點(diǎn)接觸型二極管是用一根很細(xì)的金屬絲壓在光潔的半導(dǎo)體晶片表面，通以脈沖電流，使觸絲一端與晶片牢固地?zé)Y(jié)在一起，形成一個(gè)“PN結(jié)”。由于是點(diǎn)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(jī)的檢波等。面接觸型二極管的“PN結(jié)”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(guān)、脈沖及高頻電路中?，F(xiàn)在來介紹二極管的應(yīng)用：1、整流二極管利用二極管單向?qū)щ娦裕梢园逊较蚪惶孀兓慕涣麟娮儞Q成單一方向的脈動(dòng)直流電。如圖5：圖52、限幅元件二極管正向?qū)ê?，它的正向壓降基本保持不變（硅管?.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(hào)幅度限制在一定范圍內(nèi)。3、開關(guān)元件

二極管在正向電壓作用下電阻很小，處于導(dǎo)通狀態(tài)，相當(dāng)于一只接通的開關(guān)；在反向電壓作用下，電阻很大，處于截止?fàn)顟B(tài)，如同一只斷開的開關(guān)。利用二極管的開關(guān)特性，可以組成各種邏輯電路。4、繼流二極管

在開關(guān)電源的電感中和繼電器等感性負(fù)載中起繼流作用。5、檢波二極管在收音機(jī)中起檢波作用。6、變?nèi)荻O管

使用于電視機(jī)的高頻頭中。判別二極管的好壞，可用如下方法：圖6晶體二極管的正、負(fù)極判別

1、二極管的外殼標(biāo)有三角形箭頭的一端為正極，另一端為負(fù)極。

2、用萬用表R*100或R*1K檔，任意測(cè)量二極管的兩根引線，如果量出的電阻只有幾百歐姆（正向電阻），則黑表筆（既萬用表內(nèi)電池正極）所接引線為正極，紅表筆（既萬用表內(nèi)電源負(fù)極）所接引線為負(fù)極。

3、如果二極的正向電阻為零，或很少；反向也很少那么說明這個(gè)二極管已經(jīng)損壞了。二極管的參數(shù)：

1、最大工作電流

二極管長(zhǎng)期連續(xù)工作時(shí)，允許通過最大正向電流，叫做最大工作電流。使用時(shí)二極管的工作電流不能超過這個(gè)數(shù)值，否則會(huì)被損壞。

2、最高反向工作電壓

二極管有最高反向工作電壓，使用時(shí)，反向工作電壓不能超過此電壓。（穩(wěn)壓二極管除外）

3、反向飽和電流

二極管的反向飽和電流是二極管加反向電壓時(shí)未被擊穿的電流，其電流值越小說明其單向性越好。

4、正向壓降

二極管在正向電壓工作時(shí)，管兩端會(huì)產(chǎn)生正向電壓降，其壓降值越小管越好。通常硅二極管壓降為0.7V，鍺二極管為0.3V。

5、最高工作頻率因?yàn)镻N結(jié)存在著結(jié)電容，所以二極管的最高工作頻率受到限制。在選用時(shí)，選最高頻率高于實(shí)際使用的工作頻率的二極管。

二極管并聯(lián)的情況：兩只二極管并聯(lián)、每只分擔(dān)電路總電流的一半口三只二極管并聯(lián)，每只分擔(dān)電路總電流的三分之一?？傊袔字欢O管并聯(lián)，"流經(jīng)每只二極管的電流就等于總電流的幾分之一。但是，在實(shí)際并聯(lián)運(yùn)用時(shí)"，由于各二極管特性不完全一致，不能均分所通過的電流，會(huì)使有的管子困負(fù)擔(dān)過重而燒毀。因此需在每只二極管上串聯(lián)一只阻值相同的小電阻器，使各并聯(lián)二極管流過的電流接近一致。這種均流電阻R一般選用零點(diǎn)幾歐至幾十歐的電阻器。電流越大，R應(yīng)選得越小。圖7二極管串聯(lián)的情況。顯然在理想條件下，有幾只管子串聯(lián)，每只管子承受的反向電壓就應(yīng)等于總電壓的幾分之一。但因?yàn)槊恐欢O管的反向電阻不盡相同，會(huì)造成電壓分配不均：內(nèi)阻大的二極管，有可能由于電壓過高而被擊穿，并由此引起連鎖反應(yīng)，逐個(gè)把二極管擊穿。在二極管上并聯(lián)的電阻R，可以使電壓分配均勻。均壓電阻要取阻值比二極管反向電阻值小的電阻器，各個(gè)電阻器的阻值要相等。圖8最后來說說二極管使用時(shí)應(yīng)該注意的問題：

1、注意其允許的最大電流。IN4001－4007型硅二極管的額定正向工作電流為1A。

2、注意其允許的最高電壓。IN4001二極管反向耐壓為50V，IN4007反向耐壓為1000V。

3、注意其允許的最大頻率。二極管的判別及參數(shù)1.簡(jiǎn)述半導(dǎo)體是一種具有特殊性質(zhì)的物質(zhì)，它不像導(dǎo)體一樣能夠完全導(dǎo)電，又不像絕緣體那樣不能導(dǎo)電，它介于兩者之間，所以稱為半導(dǎo)體。半導(dǎo)體最重要的兩種元素是硅(讀“guī”)和鍺(讀“zhě”)。我們常聽說的美國硅谷，就是因?yàn)槟抢镉泻枚嗉野雽?dǎo)體廠商。二極管應(yīng)該算是半導(dǎo)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(jī)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(zhì)就是它的單向?qū)щ娞匦?，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(fù)極)。我們用萬用表來對(duì)常見的1N4001型硅整流二極管進(jìn)行測(cè)量，紅表筆接二極管的負(fù)極，黑表筆接二極管的正極時(shí)，表針會(huì)動(dòng)，說明它能夠?qū)щ姡蝗缓髮⒑诒砉P接二極管負(fù)極，紅表筆接二極管正極，這時(shí)萬用表的表針根本不動(dòng)或者只偏轉(zhuǎn)一點(diǎn)點(diǎn)，說明導(dǎo)電不良(萬用表里面，黑表筆接的是內(nèi)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(gè)電極，并且分為正負(fù)極，一般把極性標(biāo)示在二極管的外殼上。大多數(shù)用一個(gè)不同顏色的環(huán)來表示負(fù)極，有的直接標(biāo)上“—”號(hào)。大功率二極管多采用金屬封裝，并且有個(gè)螺母以便固定在散熱器上。?2．半導(dǎo)體二極管的極性判別及選用(1)半導(dǎo)體二極管的極性判別一般情況下，二極管有色點(diǎn)的一端為正極，如2AP1～2AP7，2AP11～2AP17等。如果是透明玻璃殼二極管，可直接看出極性，即內(nèi)部連觸絲的一頭是正極，連半導(dǎo)體片的一頭是負(fù)極。塑封二極管有圓環(huán)標(biāo)志的是負(fù)極，如IN4000系列。無標(biāo)記的二極管，則可用萬用表電阻擋來判別正、負(fù)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(diǎn)，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?yàn)镽×1擋使用的電流太大，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(cè)出兩個(gè)阻值。在所測(cè)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(cè)得較大阻值的一次，與黑表筆相接的一端為二極管的負(fù)極。如果測(cè)得的正、反向電阻均很小，說明管子內(nèi)部短路；若正、反向電阻均很大，則說明管子內(nèi)部開路。在這兩種情況下，管子就不能使用了。(2)半導(dǎo)體二極管的選用通常小功率鍺二極管的正向電阻值為300～500Ω，硅管為1kΩ或更大些。鍺管反向電阻為幾十千歐，硅管反向電阻在500kΩ以上(大功率二極管的數(shù)值要大得多)。正反向電阻差值越大越好。點(diǎn)接觸二極管的工作頻率高，不能承受較高的電壓和通過較大的電流，多用于檢波、小電流整流或高頻開關(guān)電路。面接觸二極管的工作電流和能承受的功率都較大，但適用的頻率較低，多用于整流、穩(wěn)壓、低頻開關(guān)電路等方面。選用整流二極管時(shí)，既要考慮正向電壓，也要考慮反向飽和電流和最大反向電壓。選用檢波二極管時(shí)，要求工作頻率高，正向電阻小，以保證較高的工作效率，特性曲線要好，避免引起過大的失真。<align="left">利用二極管單向?qū)щ姷奶匦裕Ｓ枚O管作整流器，把交流電變?yōu)橹绷麟?，即只讓交流電的正半?或負(fù)半周)通過，再用電容器濾波形成平滑的直流。事實(shí)上好多電器的電源部分都是這樣的。二極管也用來做檢波器，把高頻信號(hào)中的有用信號(hào)“檢出來”，老式收音機(jī)中會(huì)有一個(gè)“檢波二極管”，一般用2AP9型鍺管。二極管的類型也有好幾種，對(duì)于電子制作來說，常常用到以下的二極管：用于穩(wěn)壓的穩(wěn)壓二極管，用于數(shù)字電路的開關(guān)二極管，用于調(diào)諧的變?nèi)荻O管，以及光電二極管等，最?？匆姷氖前l(fā)光二極管

.光二極管發(fā)光二極管在日常生活電器中無處不在，它能夠發(fā)光，有紅色、綠色和黃色等，有直徑為3mm或5mm圓形的，也有規(guī)格為2×5mm長(zhǎng)方形的。與普通二極管一樣，發(fā)光二極管也是由半導(dǎo)體材料制成的，也具有單向?qū)щ姷男再|(zhì)，即只有極性正確才能發(fā)光。發(fā)光二極管的發(fā)光顏色一般和它本身的顏色相同，但是近年來出現(xiàn)了透明的發(fā)光管，它也能發(fā)出紅黃綠等顏色的光，只有通電了才能知道。辨別發(fā)光二極管正負(fù)極的方法，有實(shí)驗(yàn)法和目測(cè)法。實(shí)驗(yàn)法就是通電看看能不能發(fā)光，若不能就是極性接錯(cuò)或是發(fā)光管損壞。注意發(fā)光二極管是一種電流型器件，雖然在它的兩端直接接上3V的電壓后能夠發(fā)光，但容易損壞，在實(shí)際使用中一定要串接限流電阻，工作電流根據(jù)型號(hào)不同一般為1mA到30mA。另外，由于發(fā)光二極管的導(dǎo)通電壓一般為1.7V以上，所以一節(jié)1.5V的電池不能點(diǎn)亮發(fā)光二極管。同樣，一般萬用表的R×1擋到R×1k擋均不能測(cè)試發(fā)光二極管，而R×10k擋由于使用15V的電池，能把有的發(fā)光管點(diǎn)亮。用眼睛來觀察發(fā)光二極管，可以發(fā)現(xiàn)內(nèi)部的兩個(gè)電極一大一小。一般來說，電極較小、個(gè)頭較矮的一個(gè)是發(fā)光二極管的正極，電極較大的一個(gè)是它的負(fù)極。若是新買來腳較長(zhǎng)的一個(gè)是正極。(3)發(fā)光二極管的伏安特性發(fā)光二極管的伏安特性與普通二極管類似，但它的正向壓降較大，并在正向壓降達(dá)到一定值時(shí)發(fā)光。發(fā)光顏色和構(gòu)成PN結(jié)的材料有關(guān)，通常有紅、黃、綠、藍(lán)和紫等顏色。發(fā)光亮度近似和工作電流密度成正比，但摻雜ZnO和GaP的發(fā)光二極管，其發(fā)光亮度隨電流密度的增加會(huì)很快趨向飽和。另外，隨結(jié)溫的升高，LED的發(fā)光亮度將會(huì)減弱。

由于發(fā)光二極管的響應(yīng)時(shí)間(光信號(hào)對(duì)電信號(hào)的延遲時(shí)間)一般小于100ns，故直流信號(hào)、交流信號(hào)或脈沖信號(hào)均可作為它的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。國產(chǎn)LED器件用FG×1×2×3×4×5×6命名，其中×1表示材料，×1取值1，2，3分別對(duì)應(yīng)LED的材料為GaAsP，GaAsAl和GaP?！?表示發(fā)光顏色，×2取1~6時(shí)表示發(fā)光顏色為紅、橙、黃、綠、藍(lán)和復(fù)色，×3表示封裝形式。×4表示外形，取0~6各整數(shù)時(shí)，分別指發(fā)光二極管的外形為圓形、長(zhǎng)方形、符號(hào)形、三角形、正方形、組合形和特殊形?！?×6為序號(hào)。使用發(fā)光二極管時(shí)，若用電壓源驅(qū)動(dòng)，則應(yīng)在電路中串接限流電阻，以防止LED中電流過大而損壞。用交流信號(hào)驅(qū)動(dòng)時(shí)，為防止LED被反向擊穿，可在兩端反極性并連整流二極管。2．Z310半導(dǎo)體發(fā)光器件：LED數(shù)碼管常用的LED數(shù)碼管如圖T310(a)所示。它是利用發(fā)光二極管的制造工藝，由7個(gè)條狀管芯和一個(gè)點(diǎn)狀管芯的發(fā)光二極管制成。LED數(shù)碼管有兩種不同的結(jié)構(gòu)形式，其等效電路分別如圖T311所示。各段發(fā)光二極管的陽極連在一起作為公共端，因此稱為共陽極數(shù)碼管。工作時(shí)應(yīng)當(dāng)將陽極連電源正極，各驅(qū)動(dòng)輸入端通過限流電阻接相應(yīng)的譯碼驅(qū)動(dòng)器的輸出。當(dāng)譯碼驅(qū)動(dòng)器的輸出為低電平時(shí)，數(shù)碼管相應(yīng)的段變亮。LED數(shù)碼管各段發(fā)光二極管的伏安特性與普通二極管類似，只是正向壓降稍大，在正向電流達(dá)到適當(dāng)大小時(shí)就能發(fā)光。在一定范圍內(nèi)，發(fā)光亮度和正向電流的大小近似成正比，但正向電流應(yīng)小于允許的最大電流，并應(yīng)留有適當(dāng)?shù)脑Ａ浚话阋圆怀^極限電流的70%為宜。因此，它的驅(qū)動(dòng)輸入端和譯碼電路或電壓源相連時(shí)，應(yīng)當(dāng)串接合適的限流電阻，以免損壞器件。LED數(shù)碼管的大小規(guī)格很多，一般尺寸大的工作電壓也大，這是因?yàn)榇蟪叽鐢?shù)碼管的每一段可能是由幾個(gè)發(fā)光二極管串聯(lián)組成，稱為導(dǎo)光柱型。國產(chǎn)LED數(shù)碼管的管腳排列規(guī)格很多，因此，使用時(shí)除查產(chǎn)品說明書外，主要采用實(shí)測(cè)的方法來確定各管腳的功能，下面以共陽極數(shù)碼管為例來說明。先按圖T312準(zhǔn)備好測(cè)試線路，把數(shù)碼管的左下角接地，再使A端逐個(gè)和其它管腳接觸。若A端和所有管腳都已接觸過，而數(shù)碼管各段全不亮，則左下角管腳即為陽極或空腳(設(shè)數(shù)碼管是好的)。若A端接觸管腳時(shí)數(shù)碼管上某段變亮，則A端接觸的管腳為陽極。然后使A和陽極連好，用地線分別接觸陽極以外的各管腳，相