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二极管基础知识

二极管基础知识之一--二极管的工作原理晶体二极管为一个由p型半导体和n型半导体形成的p-n结,在其界面处两侧形成空间电荷层,并建有自建电场。

当不存在外加电压时,由于p-n结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。

当外界有正向电压偏置时,外界电场和自建电场的互相抑消作用使载流子的扩散电流增加引起了正向电流。

当外界有反向电压偏置时,外界电场和自建电场进一步加强,形成在一定反向电压范围内与反向偏置电压值无关的反向饱和电流I0。

当外加的反向电压高到一定程度时,p-n结空间电荷层中的电场强度达到临界值产生载流子的倍增过程,产生大量电子空穴对,产生了数值很大的反向击穿电流,称为二极管的击穿现象。

二极管基础知识之二--二极管分类(类型)二极管种类有很多,按照所用的半导体材料,可分为锗二极管(Ge管)和硅二极管(Si管)。

根据其不同用途,可分为检波二极管、整流二极管、稳压二极管、开关二极管等。

按照管芯结构,又可分为点接触型二极管、面接触型二极管及平面型二极管。

点接触型二极管是用一根很细的金属丝压在光洁的半导体晶片表面,通以脉冲电流,使触丝一端与晶片牢固地烧结在一起,形成一个“PN结”。

由于是点接触,只允许通过较小的电流(不超过几十毫安),适用于高频小电流电路,如收音机的检波等。

面接触型二极管的“PN结”面积较大,允许通过较大的电流(几安到几十安),主要用于把交流电变换成直流电的“整流”电路中。

平面型二极管是一种特制的硅二极管,它不仅能通过较大的电流,而且性能稳定可靠,多用于开关、脉冲及高频电路中。

二极管基础知识之三--二极管的主要参数介绍用来表示二极管的性能好坏和适用范围的技术指标,称为二极管的参数。

不同类型的二极管有不同的特性参数。

对初学者而言,必须了解以下几个主要参数:1、额定正向工作电流是指二极管长期连续工作时允许通过的最大正向电流值。

因为电流通过管子时会使管芯发热,温度上升,温度超过容许限度(硅管为140左右,锗管为90左右)时,就会使管芯过热而损坏。

所以,二极管使用中不要超过二极管额定正向工作电流值。

例如,常用的IN4001-4007型锗二极管的额定正向工作电流为 1A。

2、最高反向工作电压加在二极管两端的反向电压高到一定值时,会将管子击穿,失去单向导电能力。

为了保证使用安全,规定了最高反向工作电压值。

例如,IN4001二极管反向耐压为50V,IN4007反向耐压为1000V。

3、反向电流反向电流是指二极管在规定的温度和最高反向电压作用下,流过二极管的反向电流。

反向电流越小,管子的单方向导电性能越好。

值得注意的是反向电流与温度有着密切的关系,大约温度每升高10,反向电流增大一倍。

例如2AP1型锗二极管,在25时反向电流若为250uA,温度升高到35,反向电流将上升到 500uA,依此类推,在75时,它的反向电流已达8mA,不仅失去了单方向导电特性,还会使管子过热而损坏。

又如,2CP10型硅二极管,25时反向电流仅为5uA,温度升高到75时,反向电流也不过160uA。

故硅二极管比锗二极管在高温下具有较好的稳定性。

4、正向电压降VF:二极管通过额定正向电流时,在两极间所产生的电压降。

5、最大整流电流(平均值)IOM:在半波整流连续工作的情况下,允许的最大半波电流的平均值。

6、正向反向峰值电压VRM:二极管正常工作时所允许的反向电压峰值,通常VRM为VP的三分之二或略小一些。

7、结电容C:电容包括电容和扩散电容,在高频场合下使用时,要求结电容小于某一规定数值。

8、最高工作频率FM:二极管具有单向导电性的最高交流信号的频率。

二极管基础知识之四--二极管的正向和反向导电特性二极管最重要的特性就是单方向导电性。

在电路中,电流只能从二极管的正极流入,负极流出。

下面通过简单的实验说明二极管的正向特性和反向特性。

1、正向特性在电子电路中,将二极管的正极接在高电位端,负极接在低电位端,二极管就会导通,这种连接方式,称为正向偏置。

必须说明,当加在二极管两端的正向电压很小时,二极管仍然不能导通,流过二极管的正向电流十分微弱。

只有当正向电压达到某一数值(这一数值称为“门槛电压”,锗管约为0.2V,硅管约为0.6V)以后,二极管才能直正导通。

导通后二极管两端的电压基本上保持不变(锗管约为0.3V,硅管约为0.7V),称为二极管的“正向压降”。

2、反向特性在电子电路中,二极管的正极接在低电位端,负极接在高电位端,此时二极管中几乎没有电流流过,此时二极管处于截止状态,这种连接方式,称为反向偏置。

二极管处于反向偏置时,仍然会有微弱的反向电流流过二极管,称为漏电流。

当二极管两端的反向电压增大到某一数值,反向电流会急剧增大,二极管将失去单方向导电特性,这种状态称为二极管的击穿。

3.伏安特性二极管的伏安特性曲线如上图所示,因为二极管加正向电压和反向电压时呈现出不同的状态,所以我。

们分正向伏安特性和反向伏安特性来说明。

正向伏安特性曲线指纵轴右侧的部分,它可以分成三段。

OS段:电压为零时电流也是零,电压从零开始增加时,电流不随之增加,电压增至0.6V左右的,二报管内才出现微弱的电流。

这段曲线所对应的电压区域,叫做二极管的死区或不导通区,S点所对应的电压值叫死区电压,用Us表示.在室温下,硅材料的三极管Us在0.6V左右,锗材料的二极管Us在0.2V左右.这段曲线告诉我们,在给二极管加小于死区电压U s的正向电压时,二极管处于不导通状态,其内部电流几乎为零.SA段:电压增加时,电流随之明显增加,但电流与电压不成线性关系,曲线是弯曲的。

例如,电压从0.6V变化至0.7 V时,电流由40uA变化至80mA;当电压从0.7V变化至o.8V时,电流由80mA变化至160mA,即相同的电压变化量所引起的电流变化量是不同的,前者小后者大。

这段曲线所对应的电压区域叫二极管的非线性区,处于这个区域的二极督已进入正向导通状态。

AC段:这段曲线很直,电流随电压增加按线性关系迅速上升。

AC段所对应的电压区域称为二极管的线性区,处在这个区域的二极管不仅已完全导通,而且具有电流随电压变化而急剧变化的特点。

2.反向伏安特性曲线反向伏安特性可以分成两段:0B段:该段曲线与横轴重合,说明电压的绝对值增大时,电流始终维持在零。

这段曲线所对应的电压区域叫二极管的截止区,B点所对应的电压值叫击穿电压,用Ub表示,不同材料和类型的管子Ub值是不一样的.BE段:该段曲线很陡,说明电压的微小变化会引起电流的很大变化,此时我们称二松管进入了反向击穿状态。

关于二极管的伏安特性曲线还有以下几点需要说明:第一,在没有限流措施的情况下,二极管加过大的正向电压或反向电压,都有可能使PN结因流过太大的电流而击穿,造成二极管的永久性损坏,因此加电压时要特别加以注意。

但另一方面我们看到,处于线性区和反向击穿区的二极管,均具有电压的微小变化会引起电流的急剧变化的特点,利用这个特点可以使二极管在电路中起稳压作用,但前提是要有限流措施。

第二,伏安特性曲线所在坐标系横轴的正向和反向刻度是不一样的,也就是说,使二极管正向导通的电压比使它反向击穿的电压小得多。

同理,纵轴刻度也是不一样的,因为正向电流比反向电流大得多。

二极管基础知识之五--二极管在电路设计中有哪些应用1、整流二极管ZwxEcs+U M利用二极管单向导电性,可以把方向交替变化的交流电变换成单一方向的脉动直流电。

2、开关元件_ ZWU~38PM二极管在正向电压作用下电阻很小,处于导通状态,相当于一只接通的开关;在反向电压作用下,电阻很大,处于截止状态,如同一只断开的开关。

利用二极管的开关特性,可以组成各种逻辑电路。

3、限幅元件二极管正向导通后,它的正向压降基本保持不变(硅管为0.7V,锗管为0.3V)。

利用这一特性,在电路中作为限幅元件,可以把信号幅度限制在一定范围内。

4、继流二极管在开关电源的电感中和继电器等感性负载中起继流作用。

5、检波二极管在收音机中起检波作用。

6、变容二极管使用于电视机的高频头中。

常见变容二极管参数18种常见变容二极管参数18种型号电容量(工作电压)电容比率工作频率303B 3~5p(25V) 18p(3V) >6 1000MHz2AC1 2p(25V) 27p(3V) >7 50MHz2CC1 3.6p(25V) 20p(3V) 4~6 50MHz2CB14 3p(25V) 18~30p(3V) 5~7 50MHz2CC-32 2.5p(25V) 25p(3V) 4.5 >800MHzISV-101 12p(10V) 32p(2.5V) 2.4 100MHzAM-109 30p(9V) 460p(1V) 15 AMBB-112 17p(6V) 12p(3V) 1.8 AMISV-149 30p(8V) 540p(1V) 18 AMS-153 2.3p(9V) 16p(2V) 7 >600MHzMV-209 11p(9V) 33p(1.5V) 3 UHFKV-1236 30p(8V) 540p(1V) 20 AMKV-1310 43p(8V) 93p(2V) 2.3 >100MHzIS149 30p(8V) 540p(1V) 18 AMS208 2.7p(9V) 17p(4V) >4.5 >900MHzMV2105 6p(9V) 22p(4V) 2.5 UHFDB300 6.8p(25V) 18p(3V) 1.8 50MHzBB112 10p(25V) 180p(3V) >16 AMff二极管基础知识之六--常用二极管介绍将交流电源整流成为直流电流的二极管叫作整流二极管,它是面结合型的功率器件,因结电容大,故工作频率低。

通常,IF在1安以上的二极管采用金属壳封装,以利于散热;IF在1安以下的采用全塑料封装(见图二)由于近代工艺技术不断提高,国外出现了不少较大功率的管子,也采用塑封形式。

(b)塑料封装(a)全密封金属结构(2)检波二极管检波二极管是用于把迭加在高频载波上的低频信号检出来的器件,它具有较高的检波效率和良好的频率特性。

(3)开关二极管在脉冲数字电路中,用于接通和关断电路的二极管叫开关二极管,它的特点是反向恢复时间短,能满足高频和超高频应用的需要。

开关二极管有接触型,平面型和扩散台面型几种,一般IF<500毫安的硅开关二极管,多采用全密封环氧树脂,陶瓷片状封装,如图三所示,引脚较长的一端为正极。

图3、硅开关二极管全密封环环氧树脂陶瓷片状封装(4)稳压二极管稳压二极管是由硅材料制成的面结合型晶体二极管,它是利用PN结反向击穿时的电压基本上不随电流的变化而变化的特点,来达到稳压的目的,因为它能在电路中起稳压作用,故称为、稳压二极管(简称稳压管)其图形符号见图4图4、稳压二极管的图形符号稳压管的伏安特性曲线如图5所示,当反向电压达到Vz时,即使电压有一微小的增加,反向电流亦会猛增(反向击穿曲线很徒直)这时,二极管处于击穿状态,如果把击穿电流限制在一定的范围内,管子就可以长时间在反向击穿状态下稳定工作。

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