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二極管的概述

二極管又稱晶體二極管,簡(jiǎn)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(dǎo)電流的電子器件。在半導(dǎo)體二極管內(nèi)部有一個(gè)PN結(jié)兩個(gè)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(zhuǎn)導(dǎo)性。一般來(lái)講，晶體二極管是一個(gè)由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體燒結(jié)形成的p-n結(jié)界面。在其界面的兩側(cè)形成空間電荷層，構(gòu)成自建電場(chǎng)。當(dāng)外加電壓等于零時(shí)，由于p-n 結(jié)兩邊載流子的濃度差引起擴(kuò)散電流和由自建電場(chǎng)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。

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二極管的工作原理

晶體二極管為一個(gè)由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體形成的pn結(jié)，在其界面處兩側(cè)形成空間電荷層，并建有自建電場(chǎng)。當(dāng)不存在外加電壓時(shí)，由于pn結(jié)兩邊載流子濃度差引起的擴(kuò)散電流和自建電場(chǎng)引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)。當(dāng)外界有正向電壓偏置時(shí)，外界電場(chǎng)和自建電場(chǎng)的互相抑消作用使載流子的擴(kuò)散電流增加引起了正向電流。當(dāng)外界有反向電壓偏置時(shí)，外界電場(chǎng)和自建電場(chǎng)進(jìn)一步加強(qiáng)，形成在一定反向電壓范圍內(nèi)與反向偏置電壓值無(wú)關(guān)的反向飽和電流I0。當(dāng)外加的反向電壓高到一定程度時(shí)，pn結(jié)空間電荷層中的電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到臨界值產(chǎn)生載流子的倍增過(guò)程，產(chǎn)生大量電子空穴對(duì)，產(chǎn)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。pn結(jié)的反向擊穿有齊納擊穿和雪崩擊穿之分。

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二極管的特性

正向性：二極管外加正向電壓時(shí)，在正向特性的起始部分，正向電壓很小，不足以克服PN結(jié)內(nèi)電場(chǎng)的阻擋作用，正向電流幾乎為零，這一段稱為死區(qū)。這個(gè)不能使二極管導(dǎo)通的正向電壓稱為死區(qū)電壓。當(dāng)正向電壓大于死區(qū)電壓以后，PN結(jié)內(nèi)電場(chǎng)被克服，二極管正向?qū)?，電流隨電壓增大而迅速上升。在正常使用的電流范圍內(nèi)，導(dǎo)通時(shí)二極管的端電壓幾乎維持不變，這個(gè)電壓稱為二極管的正向電壓。當(dāng)二極管兩端的正向電壓超過(guò)一定數(shù)值，內(nèi)電場(chǎng)很快被削弱，特性電流迅速增長(zhǎng)，二極管正向?qū)ā＝凶鲩T坎電壓或閾值電壓，硅管約為0.5V，鍺管約為0.1V。硅二極管的正向?qū)▔航导s為0.6~0.8V，鍺二極管的正向?qū)▔航导s為0.2~0.3V。

反向性：外加反向電壓不超過(guò)一定范圍時(shí)，通過(guò)二極管的電流是少數(shù)載流子漂移運(yùn)動(dòng)所形成反向電流。由于反向電流很小，二極管處于截止?fàn)顟B(tài)。這個(gè)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。一般硅管的反向電流比鍺管小得多，小功率硅管的反向飽和電流在nA數(shù)量級(jí)，小功率鍺管在μA數(shù)量級(jí)。溫度升高時(shí)，半導(dǎo)體受熱激發(fā)，少數(shù)載流子數(shù)目增加，反向飽和電流也隨之增加。

擊穿：外加反向電壓超過(guò)某一數(shù)值時(shí)，反向電流會(huì)突然增大，這種現(xiàn)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(shí)二極管失去單向?qū)щ娦?。如果二極管沒(méi)有因電擊穿而引起過(guò)熱，則單向?qū)щ娦圆灰欢〞?huì)被永久破壞，在撤除外加電壓后，其性能仍可恢復(fù)，否則二極管就損壞了。因而使用時(shí)應(yīng)避免二極管外加的反向電壓過(guò)高。

二極管是一種具有單向?qū)щ姷亩似骷须娮佣O管和晶體二極管之分，電子二極管因?yàn)闊艚z的熱損耗，效率比晶體二極管低，所以現(xiàn)已很少見(jiàn)到，比較常見(jiàn)和常用的多是晶體二極管。二極管的單向?qū)щ娞匦裕瑤缀踉谒械碾娮与娐分?，都要用到半?dǎo)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(dǎo)體器件之一，其應(yīng)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會(huì)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1.8—2.0V，綠色發(fā)光二極管的壓降為3.0—3.2V，正常發(fā)光時(shí)的額定電流約為20mA。

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二極管的作用

1、整流

利用二極管單向?qū)щ娦?，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(guān)

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。

3、限幅

二極管正向?qū)ê螅恼驂航祷颈３植蛔?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(hào)幅度限制在一定范圍內(nèi)。

4、續(xù)流

在開關(guān)電源的電感中和繼電器等感性負(fù)載中起續(xù)流作用。

5、檢波

在收音機(jī)中起檢波作用。

6、變?nèi)?br />
使用于電視機(jī)的高頻頭中。

7、顯示

用于VCD、DVD、計(jì)算器等顯示器上。

8、穩(wěn)壓

穩(wěn)壓二極管實(shí)質(zhì)上是一個(gè)面結(jié)型硅二極管，穩(wěn)壓二極管工作在反向擊穿狀態(tài)。在二極管的制造工藝上，使它有低壓擊穿特性。穩(wěn)壓二極管的反向擊穿電壓恒定，在穩(wěn)壓電路中串入限流電阻，使穩(wěn)壓管擊穿后電流不超過(guò)允許值，因此擊穿狀態(tài)可以長(zhǎng)期持續(xù)并不會(huì)損壞。

9、觸發(fā)

觸發(fā)二極管又稱雙向觸發(fā)二極管(DIAC)屬三層結(jié)構(gòu)，具有對(duì)稱性的二端半導(dǎo)體器件。常用來(lái)觸發(fā)雙向可控硅 ，在電路中作過(guò)壓保護(hù)等用途。

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選擇二極管的基本原則

1.要求導(dǎo)通電壓低時(shí)選鍺管;要求反向電流小時(shí)選硅管。

2.要求導(dǎo)通電流大時(shí)選面結(jié)合型;要求工作頻率高時(shí)選點(diǎn)接觸型。

3.要求反向擊穿電壓高時(shí)選硅管。

4.要求耐高溫時(shí)選硅管。

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檢測(cè)二極管好壞的簡(jiǎn)易方法

(包括檢波二極管、整流二極管、阻尼二極管、開關(guān)二極管、續(xù)流二極管)是由一個(gè)PN結(jié)構(gòu)成的半導(dǎo)體器件，具有單向?qū)щ娞匦?。通過(guò)用萬(wàn)用表檢測(cè)其正、反向電阻值，可以判別出二極管的電極，還可估測(cè)出二極管是否損壞。

1.極性的判別 將萬(wàn)用表置于R×100檔或R×1k檔，兩表筆分別接二極管的兩個(gè)電極，測(cè)出一個(gè)結(jié)果后，對(duì)調(diào)兩表筆，再測(cè)出一個(gè)結(jié)果。兩次測(cè)量的結(jié)果中，有一次測(cè)量出的阻值較大(為反向電阻)，一次測(cè)量出的阻值較小(為正向電阻)。在阻值較小的一次測(cè)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(fù)極。

2.單負(fù)導(dǎo)電性能的檢測(cè)及好壞的判斷 通常，鍺材料二極管的正向電阻值為1kΩ左右，反向電阻值為300左右。硅材料二極管的電阻值為5 kΩ左右，反向電阻值為∞(無(wú)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(shuō)明二極管的單向?qū)щ娞匦栽胶谩Ｈ魷y(cè)得二極管的正、反向電阻值均接近0或阻值較小，則說(shuō)明該二極管內(nèi)部已擊穿短路或漏電損壞。若測(cè)得二極管的正、反向電阻值均為無(wú)窮大，則說(shuō)明該二極管已開路損壞。

3.反向擊穿電壓的檢測(cè) 二極管反向擊穿電壓(耐壓值)可以用晶體管直流參數(shù)測(cè)試表測(cè)量。其方法是：測(cè)量二極管時(shí)，應(yīng)將測(cè)試表的“NPN/PNP”選擇鍵設(shè)置為NPN狀態(tài)，再將被測(cè)二極管的正極接測(cè)試表的“C”插孔內(nèi)，負(fù)極插入測(cè)試表的“e”插孔，然后按下“V”鍵，測(cè)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(wàn)用表來(lái)測(cè)量二極管的反向擊穿電壓、測(cè)量時(shí)被測(cè)二極管的負(fù)極與兆歐表的正極相接，將二極管的正極與兆歐表的負(fù)極相連，同時(shí)用萬(wàn)用表(置于合適的直流電壓檔)監(jiān)測(cè)二極管兩端的電壓。如圖4-71所示，搖動(dòng)兆歐表手柄(應(yīng)由慢逐漸加快)，待二極管兩端電壓穩(wěn)定而不再上升時(shí)，此電壓值即是二極管的反向擊穿電壓。

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穩(wěn)壓二極管和普通二極管的區(qū)別

二極管的主要特性是單向?qū)щ娦?，也就是在正向電壓的作用下，?dǎo)通電阻很小;而在反向電壓作用下導(dǎo)通電阻極大或無(wú)窮大。正因?yàn)槎O管具有上述特性，電路中常把它用在整流、 穩(wěn)壓電路里。

穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓原理：穩(wěn)壓二極管的特點(diǎn)就是加反向電壓擊穿后，其兩端的電壓基本 保持不變。而整流二極管反向擊穿后就損壞了.這樣，當(dāng)把穩(wěn)壓管接入電路以后，若由于電源電壓發(fā)生波動(dòng)， 或其它原因造成電路中各點(diǎn)電壓變動(dòng)時(shí)，負(fù)載兩端的電壓將基本保持不變。 穩(wěn)壓二極管用來(lái)穩(wěn)壓或在串聯(lián)電路中作基準(zhǔn)電壓

整流二極管和穩(wěn)壓二極管都是PN半導(dǎo)體器件.所不同的是整流二極管用的是單向?qū)щ娦?穩(wěn)壓二極管是利用了其反向特性.在電路中反向聯(lián)接