晶体二极管知识简介 文档资料

1、晶体二极管的知识全解,1,普通二极管的基础知识,2,二极管故障处理方法解说,3,二极管重要特性,4,二极管基本电路详解,5,稳压二极管知识及典型应用电路,6,发光二极管知识及典型应用电路,7,开关二极管的电路详解,8,变容二极管的电子调谐电路,9,动手实验篇,解剖小型直流电源,1,普通二极管基础知识,二极管分类,划分方法及种类,解,说,按功能,划分,普通二极管,常见的二极管,整流二极管,专门用于整流的二极管,发光二极管,专用于指示信号的二极管,能发出可见,光,稳压二极管,专门用于稳压的二极管,光敏二极管,对光有敏感作用的二极管,按照材,料划分,硅二极管,硅材料二极管,常用的二极管,锗二极管,锗

2、材料二极管,按外部,封装材,料划分,塑封二极管,大量使用的二极管使用这种封装材料,金属封装二极管,大功率整流二极管采用这种封装材料,玻璃封装二极管,检波二极管采用这种封装材料,二极管外形特征,1,二极管共有两个引脚,两个引脚轴向伸出,2,二极管的体积不大,比,一般电阻要小些,3,部分二极管的外壳上标,有二极管电路符号,正极，电流从,正极流向负极,此三角形表,示电流方向,电流方向,负极,二极管外形特征和电路符号,二极管电路符号识图信息,二极管只有两个引脚,电路符号中已表示出了这两个引脚,电路符号中表示出二极管的正负极性,三角形底边这端为正极,另一端为负极,二极管电路符号,功能不同，电路符号也不同

3、。下表是几种常用二极管的电路符号,它的电路符号与普通二极管电路符号不,同之处在于负极表示方式不同,稳压二极管,符号,在普通二极管符号的基础上，用箭头形,象的表示了这种二极管能够发光,发光二极管,符号,比较新旧两种符号的不同之处是，三角,形老符号要涂黑，新符号不涂黑,旧电路符号,电路符号中表示出两根引脚，通过三角,形表示正极、负极引脚,新电路符号,解,说,名,称,电路符号,二极管结构,二极管采用两种不同,特性的半导体材料制成,一块是,P,型半导体，另一,块是,N,型半导体，通过,特殊工艺使两块半,导体连接在一起，在它们的界面处形成了一个,PN,结，所,以二极管的基本结构是,PN,结，特性也就是,

4、PN,结特性,二极管的两根引脚分别引出于两个半导体材料，从,P,型材,料上引出正极性引脚，从,N,型材料上引出负极性引脚,二极管工作原理,P,型,半,导,体,N,型,半,导,体,N,型材料,端是负,极性引,脚,P,型材料,端是正,极性引,脚,耗尽区,PN,结,二极管有,导通,和,截止,两种工作状态。而且导通和截止有一定的工作条件,如果给二极管的正极加上高于负极的电压，称为二极管的正向偏置电压，当,该电压达到一定数值时二极管导通，导通后二极管相当于一个导体，电阻很,小，相当于接通，如图所示,二极管导通的条件,正向偏置电压,正向偏置电压大到一定程度，对于硅管,而言,0.7V,对于锗管而言为,0.2

5、V,电流从,VD,1,正极,流过负极,I,R,1,VD,1,二极管正,极为正电,压，处于,正向偏置,状态,E,1,I,R,1,VD,1,二极,管导,通通,路,E,1,二极管导通,后，在回路中的,电流流向是从正,极流向负极，不,能从负极流向正,极，否则二极管,已经损坏,二极管正向导通工作原理,如果给二极管正极加的电压低于负极加的电压，称为二极,管的反向偏置电压。给二极管加反向偏置电压后，二极管截止,二极管两引脚间电阻很大，相当于开路。如图所示，只要是反,向电压二极管就没有电流流动，如果反向电压过大，二极管会,击穿，电流从负极流向正极，说明二极管已经损坏,综上所述，给二极管加上一定正向电压二极管处

6、于导通,状态，给二极管加上反向电压时，二极管处于截止状态,二极管截止状态工作原理,R,1,VD,1,二极管正极为,负电压，反向,偏置状态,二极管截止,为开路，回路,中没有电流,R,1,VD,1,E,1,E,1,二极管导通和截止工作状态判断方法,分析二极管工作状态时，应判断二极管是导通还是截止,下表是二极管工作状态识别方法，表中，,表示正极性电,压，,表示负极性电压,电压极性及状态,工,作,状,态,正向偏置电压足够大,二极管正向导通，两引脚间电阻很小,正向偏置电压不够大,二极管不足以正向导通，两引脚间内阻,还比较大,反向偏置电压不太大,二极管截止，两个引脚之间的内阻很大,反向偏置电压很大,二极管

7、反向击穿，两引脚之间内阻很小,二极管无单向导电性，二极管损坏,二极管主要参数,参数名称,符号,解,说,最大整流电流,Im,是指二极管长时间正常工作下,允许通过二极管的最大正向电流,值,反向电流,Ico,是指二极管加上规定的反向偏置,电压情况下，同过二极管的反向,电流值,最大反向工作,电压,Urm,二极管工作时承受最大的反向电,压值，它约等于反向击穿电压的,一半,最高工作频率,Fm,二极管保持良好的工作特性的最,高频率,常见二极管外形,常见二极管外形,普通二极管,检波二极管,桥整二极管,开关二极管,快,速,整,流,二,极,管,常见二极管外形,发光二极管,金封二极管,金封可控硅,稳压二极管,二极管

8、正负引脚表示方法,电路符号极性标注,正极,负极,外壳上标出,电路符号,色点标注,正极,负极,常见的标注形式,负极引脚,正极引脚,银色环表示,负极引脚,外形特征识别二,极管极性方法,正极,负极,二极管故障种类和特征,故障名称,故,障,特,征,开,路,二极管正、负极之间已经断开，正向和反向电阻均,为无穷大。二极管开路后，它的负极没有电压输出,击,穿,二极管正负极间已经通路，正反向电阻一样大。二,极管击穿后，不一定表现为正负极间电阻为零，会,有一些电阻值。负极没有正常信号电压输出，会出,现电路过流故障,正向电阻,变大,二极管正向电阻太大，信号在二极管上压降增大,造成负极输出信号电压下降，二极管会因为

9、发热而,损坏,性能变劣,二极管没有开路和击穿等明显故障，但性能变劣不,能很好的地起作用，使电路稳定性变差，或造成输,出信号电压下降,2,二极管故障处理方法,二极管的四种检测方法,1,脱开电路正向检测法,用万用表的,R,10,档，黑表笔接二,极管的正极，红表笔接二极管的负极，此,时表针应向右偏转一个很大的角度，所指,示阻值较小。此时阻值越小越好,0,R,10,挡,测量正向电阻,解,说,几十到几,K,说明二极管正向电阻正常,正向电阻为零或远小于几,欧姆,说明二极管已经击穿,几百,K,正向电阻很大，说明二极管已经开路,几十,K,二极管正向电阻较大，正向特性不好,测量时表针不稳定,测量时表针不能稳定在

10、某一阻值上，二极,管稳定性能差,2,脱开电路反向检测法,用万用表的,R,10K,档，黑,表笔接二极管的极负，红表笔接,二极管的正极，此时表针应向右,偏转一个很小的角度，所指示阻,值较大。此时阻值越大越好,0,R,10K,挡,测量反向电阻,解,说,数百,K,说明二极管反向电阻正常,反向电阻为零,说明二极管已经击穿,远小于几百,K,二极管反向电阻小，反向特性不好,表针不动,稳压管已开路；开关和整流管正常,测量时表针不稳定,二极管稳定性能变差,3,断电在路检测法,该方法与测量阻值判断方法、二极管脱开电路检测方法基本相似,1,测量正向电阻受外电路的影响低于测量反向电阻受外电路的影响,2,当测量结果受到

11、怀疑时，应脱开电路后测量,4,通电在路检测法,通电情况下测量二极管的导通管压降。电路通电后，万用表直流电压,2.5V,挡，红表笔接二极管的正极，黑表笔接二极管的负极。测试结果解说如表,类型、管压降,解,说,硅,二,极,管,0.6V,说明二极管工作正常，处于正向导通状态,远大于,0.6V,二极管没有导通，如果导通则二极管有故障,接近,0V,二极管处于击穿状态，无单向导电性，所在回路,的电流会剧增,锗,二,极,管,0.2V,二极管工作正常，并且处于正向导通状态,远大于,0.2V,说明二极管处于截止或二极管有故障,接近,0V,二极管处于击穿状态，无单向导电性，所在回路,的电流会剧增,二极管测试过程中

12、注意事项,1,不同材料的二极管的正向电阻大小和反向电阻大小不同,目前常用硅二极管的正向和反向电阻均大于锗管,2,同一个二极管用同一个万用表的不同量程测量正、反向,电阻值不同，同一个二极管用不同型号的万用表测量的正反向电,阻值也是不同的,3,测量二极管正向电阻时，如果表针不能稳定停在某一个,阻值上，而是不断的摆动，说明二极管热稳定性不好,4,使用数字式万用表时，表中有专用的,PN,结测量挡，此,时可以用这一功能挡去测量，但二极管必须脱离电路,5,测量二极管的方法可以在具体情况下灵活选用。修理过,程中，先用在路检测法，或通路检测法，对已经拆下的或新替换,的用脱开检测法,二极管的选配和更换方法,二极

13、管选配方法,二极管损坏后要尽量下选用相同型号的二极管进行代换。若无,同型号可先查晶体管手册，或根据二极管在电路中的作用以及参数,要求，选用参数相近或大于原型号的二极管代用。用途不同的二极,管不宜相互代用，硅二极管和锗二极管之间也不能相互代用,整流管主要考虑最大电流、最高反向工作电压和频率等参数,当代用的二极管接入电路再度损坏或工作性能不好时，除考虑代,用型号是否正确外，还要考虑二极管所在电路是否存在其他故障,二极管更换方法,拆下原二极管时，应认清二极管极性，焊上新二极管时要认清引脚极性,正、负引脚不能反接,原二极管为开路故障时，可以直接用一个新二极管并联上去,怀疑原二极管击穿或性能不良时，一定

14、要先将原二极管拆下再将新二极,管接上去,3,二极管重要特性解说,单向导电性,单向导电性的定义,流过二极管的电流只能从正极流向负极,不能从负极流向正极，称为二极管的正向导电性,单向导电性对识图的意义,二极管电路符号中的三角形形象,的表示了电流的流动方向。利用这一电路符号的提示作用，在电,路分析时可以方便的知道电流在电路中的流动方向,分析直流电路中二极管工作原理时，因为使二极管导通的电,压只能从正极加到负极，所以分析这一电压从什么地方加来时,可以从二极管的正极开始向直流电压供给方向寻找,要使二极管导通必须给二极管加上一个正向偏置电压，如果,所加的电压达不到足够大的程度，二极管只能处于微导通状态,如

15、果所加的是反向电压（负极高于正极电压），二极管不能导通,处于截止状态,二极管正反向特性,二极管,伏,安特性曲线,以,O,为坐标原点，以加在二,极管两端的电压,U,为横轴、流过,二极管的电流为纵轴建立直角坐,标系，各轴的方向表示施与二极,管的电压和电流方向。第一象限,曲线反映了二极管的正向特性,第三象限曲线反映其反向特性,给二极管加的正向电压小于某一定值,U1,硅,0.6V,锗,0.2,时，正向电流很小，且小于,I1,当正向电压大与,U1,后,正向电流,I,随,U,的微小增大而剧增。将,U1,称为起始电压,给二极管加的反向电压小于某一定值,U,Z,Urm,时，反向电,流很小，当反向电压大与等于,

16、U,Z,后,反向电流,I,迅速增大而处,于电击穿状态。将,U,Z,称为反向击穿电压,U,1,I,1,O,U,I,反向击,穿电压,正向导,通电压,U,Z,反向特,性曲线,正向,特性,曲线,二极管正向压降不变特性,二极管正向导通后的管压降基本上保持不变，但,下列因素会使管压降有微小变化,当温度升高时管压降会有略有下降；温度降低时,管压降会略微增大一点,正向电流发生很大变化时，正向压降会有微小的,变化。即当正向电压有一个微小的变化时，将引起正,向电流一个很大的变化,利用二极管管压降随温度微小变化的特征可以设,计成温度补偿电路，在分析温度补偿电路时不了解二,极管的这种特性，电路的工作原理就无法分析,二

17、极管正向电阻小，反向电阻大的特性,正向电阻是二极,管正向导通后,正,负极,之间的电阻，这,一电阻值很小,等效,R1,V,VD,1,反向截止,R1,R,02,反向电阻很大,等效,V,R1,VD,1,正向导通,R1,R,01,正向电阻很小,反向电阻是二极,管处于反向偏置而未击,穿时的电阻，这一电阻,值很大。正、反向电阻,值的大小是相对的，即,反向电阻值远远大于正,向电阻值，反向电阻愈,大愈好,当二极管的正向电流变化时，其正向电阻也在,发生微小的变化，正向电流愈大，正向电阻愈小,反之则大,在一些控制电路中，在利用这一特性实现电路,的控制功能,在电子开关电路中，利用二极管正向电阻和反,向电阻相差很大的

18、特性，可以将二极管作为电子开,关器件，即所谓的开关二极管：二极管导通时，其,内阻很小，相当于开关接通；二极管截止时两引脚,之间的电阻很大，相当于开关的断开。在电路中可,以起到通与断的控制作用,二极管正向电流与正向电阻关系的应用,4,二极管基本电路详解,二极管电路种类和电路分析方法,电,路,种,类,作,用,解,说,整,流,电,路,半波整流,只用一只二极管依单向导电特性，将交流变为单向脉动性直流电,全波整流,用两只二极管，得到两个极性的单向脉动性直流电压,桥式整流,用四只二极管，得到两个极性的单向脉动性直流电压,倍压整流,是一种大电压小电流整流电路，利用多只二极管构成整流电路,限,幅,电,路,单向

19、限幅,利用二极管导通管压降基本不变特性，对交流信号进行幅度限制,双向限幅,对交流信号正、负半周进行限幅,检波电路,利用二极管的单向导电特性，从调幅波中取出音频信号,温度补偿电路,利用管压降随温度微小变化，对电路中的三极管进行温度补偿,电子开关电路,利用二极管正、反向电阻相差很大的特性，构成电子开关电路,半波整流电路,电路中的,VD,1,是二极管用于整流,所以称为整流二极,管，它是整个电路,的核心器件,R,1,是整流电路的等效负,载电阻，不是一只具体的电,阻器，而是某个需要直流电,压的负载电路,U,i,是半波整流电路的输入电压，是一个正弦交,流电压,U,o,是半波整流电路的输出电压，是单向,脉动

20、直流电压,整流二,输入电,输出电,压波形,Ui,VD,1,R,1,U,o,极管,压波形,整流电路分析方法,分析整流电路主要是分析二极管的单向导电性，交流电压加,到整流二极管两端，交流输入电压的正、负半周给整流二极管两,端的偏置电压极性不同,在分析时要搞清楚整流二极管的导通与截止，导通时输出,电压，截止时无法输出电压,要将交流输入电压分成正、负两,个半周进行导通和截止的分析,交流电压正半周期间半波整流电路,Ui,VD,1,R,1,U,o,等效,输入电压,输入电压给,VD1,正向偏置,Ui,R,1,VD,1,U,o,整流二极,管导通,正半周输出,电压,交流电压负半周期间半波整流电路工作示意图,半波

21、整流电路输入和输出电压波形图,输入电压,只有正半,周部分,R,1,Ui,VD,1,U,o,等效,负半周,期间电,压为零,Ui,VD,1,R,1,U,o,负半周输,入电压,截止二极管,相当于开路,输出电压,二极管简易稳压电路,利用二极管正向,导通后管压降基,本不变的特性,可构成简单的直,流稳压电路,V1,R,1,VD,1,VD,2,VD,3,A,稳定的直,流电压,不稳定的,直流电压,限流保护电阻,V2,设三只二极管均为参数、型号相同的硅管，则在该直流,稳压电路中，输入电压,V,1,与输出电压,V,2,关系,V,2,3,0.6V,V,R1,V,1,V,2,二极管检波电路分析,从调幅收音机天线上接收

22、的信号就是调幅信号，信号的中间部分,是频率很高的载波信号，它的上下端是调幅信号的包络，其包络,就是所需要的音频信号。上包络信号和下包络信号对称，但信号,的相位相反，收音机最终只要其中的上包络信号，下包络信号不,用，中间的高频信号也不需要,U,i,U,o,VD,1,C,1,R,1,C,2,检波二极,管,耦合电容,隔直通交,高频滤波电容,去掉载波,检波电路负,载电阻,音频信号,包络为音,频信号,U,i,调幅信号,收,音机有调频和调幅两种，调幅信号就是调幅收音机中处理和放大的信号,音频信号,直流分量,高频载波信号,o,t,V,D,检波电路原理,拉开时间轴,VD,1,R,1,U,D,U,i,U,i,加

23、于,VD1,的正极，正半周使,VD1,导通，负半周使,VD1,截止，在,R1,上,得到正半周信号的包络电压,U,D,组成,U,D,信号的三种成分：音频信号、直流成分,和高频载波信号,U,D,的三种信号实际处理电路,t,O,t,O,U,i,U,o,VD,1,C,1,R,1,C,2,U,D,t,O,t,O,U,R1,U,o,U,i,高频滤波电容电路,检波电路中，高频滤,波电容,C1,接在检波电路,输,出端与地之间,由于检波,电路输出端的三种信号频,率不同，当电容,C1,容量选,取得很小时,C1,对三种信,号的作用不同,对于直流电压，电容的隔直特性使,C1,开路,检波电路输出,端的直流电压不能被,C

24、1,旁路到地,对于音频信号容抗很大，相当,于开路,音频信号不能被旁路到地,对于高频载波信号,C1,的容,抗很小而呈通路状态，起高频滤波作用,检波电路输出的高频,载波信号旁路到地,V,U,i,VD,1,C,2,C,1,R,1,Uo,由,R,2,给,VD,1,加小量的偏,置电压,直流电压值的大小，能够反映检波电路输出幅度的大小，若,将该直流电压用来控制中频放大器的增益，称为,AGC,电路,R,2,负载电阻和耦合电容作用,检波二极管导通后的三种信号电流回路,高频电容构成高频负载波电流；负载电,阻构成直流回路；耦合电容取出交流音,频信号,U,o,VD,1,音,频,信,号,高频负载,波电流,C,1,R,

25、1,直流电流,U,i,限幅电路,由二极管,VD1,构成单向限幅限幅电路,电路组成,电路中,R1,是,VD1,设为硅管,的限流保护电阻。输入信号,Ui,是正负两半周幅度相等的,一个交流电压,Uo,是经过,二极管正向限幅后的输出信,号电压，其正半周的幅度小,于负半周的幅度,将输入信号分成两个半周，由于二极具有的单向导电性和硅正向,管压降为,0.6V,的特性，在正半周时，加在二极管上的电压使,VD1,导通，管压降为,0.6V,输出电压,Uo,最大为,0.6V,负半周时，二极,管截止，输出信号幅度不变,正半,周被,限幅,正、负半周,被限幅相等,的输入信号,R,1,音频,信号,VD,1,U,o,U,i,

26、原理分析,继电器驱动电路中的二极管保护电路,V,VT,1,L,1,继电器工作,时电流方向,L,1,产,生的反向电,动势极性,反向电动势产,生的电流方向,继电器内,部线圈,L,1,电路工作原理,在正常情况下，流过继电器的电流为从上到下,二极管不工作，但在断电瞬间，继电器线圈产生一个幅度很大的,反向电动势，这是二极管处于正向导通，将反向电动势稳压，保,护三极管,V,J,1,R,1,C,1,保,护,二,极,管,继电器,VD,1,VT,1,电路组成,J1,是继电器,VD1,是驱动三极管,VT1,的保护二极管,R1,和,C1,构成继电器内部开关触点的消火花电路,5,稳压二极管知识及典型应用电路,稳压二极

27、管外型和电路符号,外型示意图,解,说,金属外壳的稳压二极管，功率小,一种较大的金属外壳稳压二极管,塑料封装的稳压二极管,玻璃封装的稳压二极管,一种特殊的稳压二极管，有三根引脚,具有温度补偿特性,1,2,3,稳压二极管的电路符号,XXXX,电路符号,解说,旧的电路,符号,旧电路符号,用,DW,表示稳压二极管,新的电路,符号,最新规定的稳压二极管电路符号，用,VD,表示。从,电路符号上看它与普通的二极管符号基本一样，负,极有区别,特殊的电,路符号,三个引脚的稳压二极管电路符号用,VD,表示，内部,有两只背靠背的稳压二极管，这种稳压二极管在电,路中应用时，一只二极管处于正向工作状态，另一,只处于反向

28、工作状态，具有温度互补性,DW,VD,1,2,3,VD,稳压二极管的结构和工作原理,U,O,U,I,U,Z,反向稳,压曲线,正向,特性,曲线,1,2,3,VD,2,VD,1,PN,结,PN,结,两个,PN,结反,向串联，温度,特性互补,该图为稳压二极管的,U-I,特性,曲线图。它可以说明稳压二极,管的稳压原理,X,轴表示稳压,电压的大小,Y,轴表示流过二,极管的电流的大小,右图为温度补偿稳压二极管,的工作原理图。这种类型的,二极管工作时,1,2,脚不分,内部的两只稳压二极管性能,相同，一个正偏时，另一个,反偏，当一个,PN,结的压降随,温度增大时另一个减小。从,而达到补偿的目的,6,发光二极管

29、知识及典型应用电路,发光二极管的分类,划分方法及种类,解,说,按材料,划分,磷化镓,GaP,给发光二极管足够的正向偏置电压后,由于材料和工艺不同，在空穴和电子,复合时释放出的能量，这就是发光二,极管发光的原因,磷砷化稼,GaAaP,砷铝镓,GaALAs,按发光,颜色,红色,还有一些其他颜色的发光二极管,黄色,绿色,按发光,颜色是,否,改变,单色,单色发光二极管能够发出一种色光,双色和和三色能够分别发出两种和三,种颜色,双色,三色,按封装,圆柱行,常见的发光二极管是圆柱形的，组合,二极管用来制作各种符号形式,矩形,发光二极管电路符号和电路符号,电路符号及名称,解,说,最新规定,的电路符,号,电路

30、符号中的箭头表示二极管能够发光,电路符号中已经表示出正负极，发光二,极管电路符号中用,VD,表示,过去采用,的符号,过去的符号中用,D,或,LED,三色发光,二极管的,电路符号,在同一个壳内有两个不同颜色的,发光二极管,双色发光,二极管的,电路符号,从电路符号可以看出是单色还是,多色发光二极管,D,C,G,R,V,VD,V,发光二极管典型应用电路详解,电路中的,VD1,为发光二极管,S1,为电源开关。当电源开关,S1,处于打开状态时，整机电路没,有支流工作电压,VD1,上没有,支流工作电压，所以二极管不,发光,当,S1,接通后，直流电压加到,整机电路中，同时通过,R1,加到,VD1,正极，使,VD1,导通发光，指,示整机电路进入