电工电子实践(二极管)15级

1、 自然界中的各种物质，按导电能力划分为自然界中的各种物质，按导电能力划分为:导体、绝缘导体、绝缘体、半导体。半导体导电能力介于导体和绝缘体之间。体、半导体。半导体导电能力介于导体和绝缘体之间。( (可做成温度敏感元件，如热敏电阻可做成温度敏感元件，如热敏电阻) )。往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电 能力明显改变能力明显改变( (可做成各种不同用途的半导可做成各种不同用途的半导 体器件，如二极管、三极管和晶闸管等）。体器件，如二极管、三极管和晶闸管等）。当受到光照时，导电能力明显变化当受到光照时，导电能力明显变化 ( (可做可做 成各种光敏元件，如光敏电阻、光

2、敏二极成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极 管、光敏三极管等管、光敏三极管等) )。当环境温度升高时，导电能力显著增强当环境温度升高时，导电能力显著增强444444444原空穴处现空穴处价电子填补轨迹 电子与空穴的移动 自由电子空穴AUI 两种载流子在电场中的运动 N型半导体型半导体 ；P型半导体型半导体 ；PN 结的形成；结的形成；在在PN结两端外加电压结两端外加电压,称为给称为给PN结以偏置电压。结以偏置电压。 1) PN结正向偏置：给结正向偏置：给PN结加正向偏置电压结加正向偏置电压,即即P区接电源正区接电源正极极,N区接电源负极区接电源负极,此时称此时称PN结为正向偏置结为正向偏置(简

3、称正偏简称正偏) 。空穴(多数)电子(多数)变薄PN内电场外电场mAIRU 2) PN结反向偏置结反向偏置 给给PN结加反向偏置电压结加反向偏置电压,即即N区接电源正极区接电源正极,P区接电区接电源负极源负极,称称PN结反向偏置结反向偏置(简称反偏简称反偏),如图所示。如图所示。空穴(少数)电子(少数)变厚PN内电场外电场AIRRU 1结构符号结构符号 二极管的结构外形及在电路中的二极管的结构外形及在电路中的文字符号如图所示文字符号如图所示,在图在图(b)所示电路符号中所示电路符号中,箭头指向为正箭头指向为正向导通电流方向。向导通电流方向。PN(阳极)外壳阴极引线阳极引线(阳极)(阴极)(阴极

4、)(a)(b)V类型类型（1）按材料分:有硅二极管,锗二极管和砷化镓二极管等。（2）按结构分:根据PN结面积大小,有点接触型、面接触型、平面型二极管。阴极引线阴极引线阳极引线阳极引线二氧化硅保护层二氧化硅保护层P型硅型硅N型硅型硅( c ) 平面型平面型金属触丝金属触丝阳极引线阳极引线N型锗片型锗片阴极引线阴极引线外壳外壳( a ) 点接触型点接触型铝合金小球铝合金小球N型硅型硅阳极引线阳极引线PN结结金锑合金金锑合金底座底座阴极引线阴极引线( b ) 面接触型面接触型 (3）按用途分）按用途分:有整流、稳压、开关、发光、光电、变有整流、稳压、开关、发光、光电、变容、阻尼等二极管。容、阻尼等二

5、极管。 (4）按封装形式分）按封装形式分:有塑封及金属封等二极管。有塑封及金属封等二极管。 (5）按功率分）按功率分:有大功率、中功率及小功率等二极管。有大功率、中功率及小功率等二极管。0.20.40.60.8O5101530 U(BR)CCDDIRAABB硅锗iV / mAuV / V(A)5二极管伏安特性曲线1. 最大整流电流最大整流电流 IOM二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。平均电流。是保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压，是保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压，一般是二极管反向击穿电压一般是二极管反向击穿电压UBR的一半

6、或三分之二。的一半或三分之二。二极管击穿后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。二极管击穿后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。反指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。反向电流大，说明管子的单向导电性差，向电流大，说明管子的单向导电性差，IRM受温度的受温度的影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小，锗管的反向电流较大，为硅管的几十到几百倍。锗管的反向电流较大，为硅管的几十到几百倍。 前面主要讨论了普通二极管前面主要讨论了普通二极管,另外还有一些特殊用途的二极另外还有一些特殊用途的二极管管,如稳压二极管、发

7、光二极管、光电二极管和变容二极管等如稳压二极管、发光二极管、光电二极管和变容二极管等,现现介绍如下介绍如下。 1稳压二极管稳压二极管稳压二极管简称稳压管稳压二极管简称稳压管,稳压管是一种特殊的面接触型半稳压管是一种特殊的面接触型半导体硅二极管。稳压管正常工作时加反向电压，稳压管反向击导体硅二极管。稳压管正常工作时加反向电压，稳压管反向击穿后，电流变化很大，但其两端电压变化很小，利用此特性，穿后，电流变化很大，但其两端电压变化很小，利用此特性，稳压管在电路中可起稳压作用。当稳压二极管工作在反向击穿稳压管在电路中可起稳压作用。当稳压二极管工作在反向击穿状态下状态下,当工作电流当工作电流IZ在在Iz

8、max和和 Izmin之间时之间时,其两端电压近似其两端电压近似为常数。为常数。 1）稳压二极管的工作特性曲线和符号如图所示。）稳压二极管的工作特性曲线和符号如图所示。 IZmaxUIUZIZ稳压二极管特性曲线稳压二极管特性曲线IZmin正向同正向同二极管二极管稳定稳定电流电流稳定稳定电压电压1. 符号符号 _+型号：型号：2CWXX、2DWXX特点：特点：反向击穿特性曲反向击穿特性曲线相当陡且反向击穿可线相当陡且反向击穿可逆，一旦去掉反向电压，逆，一旦去掉反向电压，稳压管又恢复正常。但稳压管又恢复正常。但反向击穿电压不能超过反向击穿电压不能超过允许范围，否则将发生允许范围，否则将发生热击穿而

9、损坏。热击穿而损坏。 2）稳压二极管的主要参数）稳压二极管的主要参数 (1)稳定电压稳定电压UZ。 稳定电压稳定电压UZ即反向击穿电压。即反向击穿电压。 (2)稳定电流稳定电流IZ。 稳定电流稳定电流IZ是指稳压管工作至稳压状态时流过的电流。是指稳压管工作至稳压状态时流过的电流。当稳压管稳定电流小于最小稳定电流当稳压管稳定电流小于最小稳定电流IZmin时时,没有稳定作用没有稳定作用;大大于最大稳定电流于最大稳定电流IZmax时时,管子因过流而损坏。管子因过流而损坏。 2发光二极管发光二极管 发光二极管与普通二极管一样发光二极管与普通二极管一样,也是由也是由PN结构成的结构成的,同样具有单向导电

10、性同样具有单向导电性,但在正向导通时能发光但在正向导通时能发光,所以它是所以它是一种把电能转换成光能的半导体器件。发光二极管工作一种把电能转换成光能的半导体器件。发光二极管工作在正偏状态。电路符号如图所示。在正偏状态。电路符号如图所示。 发光二极管电路符号 V1）普通发光二极管）普通发光二极管 2）红外线发光二极管）红外线发光二极管3）激光二极管）激光二极管 3光电二极管光电二极管 光电二极管工作在反偏状态光电二极管工作在反偏状态,它的管壳上有它的管壳上有一个玻璃窗口，以便接受光照。一个玻璃窗口，以便接受光照。 光电二极管的检测方法和普通二极管的一样光电二极管的检测方法和普通二极管的一样,通常

11、正向电阻为几千欧通常正向电阻为几千欧,反向电阻为无穷大。否则反向电阻为无穷大。否则光电二极管质量变差或损坏。当受到光线照射时光电二极管质量变差或损坏。当受到光线照射时,反向电阻显著变化反向电阻显著变化,正向电阻不变。正向电阻不变。V1）单相半波整流电路单相半波整流电路电路的组成及工作原理 由于流过负载的电流和加在负载两端的电压只有半个周期的正弦波,故称半波整流。 u1u2RLuOABiViOT(a)Vp2p3p4pw t22Uu2w t22UuO00单相半波整流电路及波形图2）单相桥式整流电路）单相桥式整流电路桥式整流电路由变压器和四个二极管组成,如图所示。由图(a)可见,四个二极管接成了桥式

12、,在四个顶点中,相同极性接在一起的一对顶点接向直流负载RL,不同极性接在一起的一对顶点接向交流电源。 RLu1u2TABV4V3V2V1(a)22U22U22U0w tw t0w t02p3pp4pu2u0w t0uV1 , uV3桥式整流电路组成及输出波形图 5变容二极管变容二极管 变容二极管是利用变容二极管是利用PN结电容可变原理制成的半导结电容可变原理制成的半导体器件体器件,它仍工作在反向偏置状态。它仍工作在反向偏置状态。变容二极管在无绳电变容二极管在无绳电话机中主要用在手机或座机的高频调制电路上，实现低话机中主要用在手机或座机的高频调制电路上，实现低频信号调制到高频信号上，并发射出去。

13、在工作状态，频信号调制到高频信号上，并发射出去。在工作状态，变容二极管调制电压一般加到负极上，使变容二极管的变容二极管调制电压一般加到负极上，使变容二极管的内部结电容容量随调制电压的变化而变化。内部结电容容量随调制电压的变化而变化。V二极管的测量及使用注意事项二极管的测量及使用注意事项 二极管使用时，应注意以下事项：二极管使用时，应注意以下事项： (1)使用二极管时使用二极管时,正、负极不可接反。正、负极不可接反。 通过二极管的电流通过二极管的电流,承受的反向电压及环境温度等都不应承受的反向电压及环境温度等都不应超过手册中所规定的极限值。另外二极管和电容一样是超过手册中所规定的极限值。另外二极

14、管和电容一样是有耐压值的，所以只有耐压值高于实际电压的二极管才有耐压值的，所以只有耐压值高于实际电压的二极管才能放心使用。能放心使用。 (2)更换二极管时更换二极管时,应用同类型或高一级的代替。应用同类型或高一级的代替。 (3)二极管的引线弯曲处距离外壳端面应不小于二极管的引线弯曲处距离外壳端面应不小于2mm,以免造成引线折断或外壳破裂。以免造成引线折断或外壳破裂。 正向电阻几百正向电阻几百 几几k ，反向电阻，反向电阻 几十几十k 几几百百k 以上为好的，否则为坏的。以上为好的，否则为坏的。 用万用表电阻档来判别，（一般用用万用表电阻档来判别，（一般用R*100或或R*1K档）档） 判断二极

15、管的正极和负极判断二极管的正极和负极：通过测量二极管的正：通过测量二极管的正反向电阻，同时也能判断管子的正负极。测得正反向电阻，同时也能判断管子的正负极。测得正向电阻时（阻值为几百欧或几千欧），黑表笔接向电阻时（阻值为几百欧或几千欧），黑表笔接的是管子正极，红表笔接的是管子的负极。测得的是管子正极，红表笔接的是管子的负极。测得反向电阻时（阻值为几十千欧或几百千欧），红反向电阻时（阻值为几十千欧或几百千欧），红表笔接的是正极，黑表笔接的是负极。表笔接的是正极，黑表笔接的是负极。 三极管的种类很多，并且不同型号各有三极管的种类很多，并且不同型号各有不同的用途。三极管大都是塑料封装或不同的用途。三极

16、管大都是塑料封装或金属封装，常见三极管的外观如图，大金属封装，常见三极管的外观如图，大的很大，小的很小。的很大，小的很小。三极管的外形结构 小功率管塑封管硅铜塑封三极管常见三极管的外形结构 半导体三极管半导体三极管 也称为晶体三极管，可以说它是电子电路中最重也称为晶体三极管，可以说它是电子电路中最重要的器件。它最主要的功能是电流放大和开关作要的器件。它最主要的功能是电流放大和开关作用。用。 三极管顾名思义具有三个电极。二极管是由一个三极管顾名思义具有三个电极。二极管是由一个PN结构成的，而三极管由两个结构成的，而三极管由两个PN结构成，共用结构成，共用的一个电极成为三极管的基极（用字母的一个电

17、极成为三极管的基极（用字母b表示）。表示）。其他的两个电极成为集电极（用字母其他的两个电极成为集电极（用字母c表示）和表示）和发射极（用字母发射极（用字母e表示）。由于不同的组合方式，表示）。由于不同的组合方式，形成了一种是形成了一种是NPN型的三极管，另一种是型的三极管，另一种是PNP型型的三极管。的三极管。晶体三极管晶体三极管基本结构基本结构NNPBECBECIBIEICBECIBIEIC 无论是无论是NPN型管还是型管还是PNP型管型管,它们内部均含有它们内部均含有三个区三个区:发射区、基区、集电区。从三个区各引出一个发射区、基区、集电区。从三个区各引出一个金属电极分别称为发射极（金属电

18、极分别称为发射极（e）、基极（）、基极（b）和集电极）和集电极（c）;同时在三个区的两个交界处形成两个同时在三个区的两个交界处形成两个PN结结,发射发射区与基区之间形成的区与基区之间形成的PN结称为发射结结称为发射结,集电区与基区之集电区与基区之间形成的间形成的PN结称为集电结。结称为集电结。三极管的分类三极管的分类(1) 按其结构类型分为按其结构类型分为NPN管和管和PNP管管; (2) 按其制作材料分为硅管和锗管按其制作材料分为硅管和锗管; (3) 按工作频率分为高频管和低频管按工作频率分为高频管和低频管; 电流分配和放大原理电流分配和放大原理1. 三极管放大的外部条件三极管放大的外部条件

19、EEBRBRC2. 各电极电流关系及电流放大作用各电极电流关系及电流放大作用1）三电极电流关系）三电极电流关系 IE = IB + IC2） IC IB ， IC IE 3） IC IBO放大区放大区 要准确地了解一只三极管类型、要准确地了解一只三极管类型、 性能与参数性能与参数, 可用可用专门的测量仪器进行测试专门的测量仪器进行测试, 但一般粗略判别三极管的类型但一般粗略判别三极管的类型和管脚和管脚, 可直接通过三极管的型号简单判断可直接通过三极管的型号简单判断, 也可利用万也可利用万用表测量方法判断，下面具体介绍其型号的意义。用表测量方法判断，下面具体介绍其型号的意义。 1三极管型号的意义

20、三极管型号的意义 三极管的型号一般由五大部分组成三极管的型号一般由五大部分组成,如如3AX31A、3DG12B、3CG14G等。下面以等。下面以3DG110B为例说明各部为例说明各部分的命名含义。分的命名含义。(1)第一部分由数字组成，表示电极数。第一部分由数字组成，表示电极数。“3”代表三极管。代表三极管。(2)第二部分由字母组成，表示三极管的材料与类型。如第二部分由字母组成，表示三极管的材料与类型。如A表表示示PNP型锗管，型锗管，B表示表示NPN型锗管，型锗管，C表示表示PNP型硅管，型硅管，D表示表示NPN型硅管。型硅管。(3)第三部分由字母组成，表示管子的类型，即表明管子的第三部分由

21、字母组成，表示管子的类型，即表明管子的功能功能 。(4)第四部分由数字组成第四部分由数字组成,表示三极管的序号。表示三极管的序号。(5) 第五部分由字母组成第五部分由字母组成,表示三极管的规格号。表示三极管的规格号。) 1 (3)2(D) 3(G)4(110)5(B 一、 三颠倒，找基极 测试三极管要使用万用电表的欧姆挡，并选择R100或R1k挡位。指针式万用表红表笔所连接的是表内电池的负极，黑表笔则连接着表内电池的正极。 测试的第一步是判断哪个管脚是基极。我们任取两个电极(如这两个电极为1、2)，用万用电表两支表笔颠倒测量它的正、反向电阻，观察表针的偏转角度；接着，再取1、3两个电极和2、3

22、两个电极，分别颠倒测量它们的正、反向电阻，观察表针的偏转角度。在这三次颠倒测量中，必然有两次测量结果相近：即颠倒测量中表针一次偏转大，一次偏转小；剩下一次必然是颠倒测量前后指针偏转角度都很小，这一次未测的那只管脚就是我们要寻找的基极。 二、二、 PN结，定管型结，定管型 找出三极管的基极后，我们就可以根据基极与另外两找出三极管的基极后，我们就可以根据基极与另外两个电极之间个电极之间PN结的方向来确定管子的导电类型。将结的方向来确定管子的导电类型。将万用表的黑表笔接触基极，红表笔接触另外两个电极万用表的黑表笔接触基极，红表笔接触另外两个电极中的任一电极，若表头指针偏转角度很大，则说明被中的任一电

23、极，若表头指针偏转角度很大，则说明被测三极管为测三极管为NPN型管；若表头指针偏转角度很小，则型管；若表头指针偏转角度很小，则被测管即为被测管即为PNP型。型。 三、三、 顺箭头，偏转大顺箭头，偏转大 找出了基极找出了基极b，另外两个电极哪个是集电极，另外两个电极哪个是集电极c，哪个是发射，哪个是发射极极e呢呢? 1.可以用测穿透电流可以用测穿透电流Iceo的方法确定集电极的方法确定集电极c和发射极和发射极e。 (1) 对于对于NPN型三极管，用万用电表的黑、红表笔颠倒测型三极管，用万用电表的黑、红表笔颠倒测量两极间的正、反向电阻量两极间的正、反向电阻Rce和和Rec，虽然两次测量中万，虽然两

24、次测量中万用表指针偏转角度都很小，但仔细观察，总会有一次偏转用表指针偏转角度都很小，但仔细观察，总会有一次偏转角度稍大，此时电流的流向一定是：黑表笔角度稍大，此时电流的流向一定是：黑表笔c极极b极极e极极红表笔，电流流向正好与三极管符号中的箭头方红表笔，电流流向正好与三极管符号中的箭头方向一致向一致(“顺箭头顺箭头”)，所以此时黑表笔所接的一定是集电极，所以此时黑表笔所接的一定是集电极c，红表笔所接的一定是发射极，红表笔所接的一定是发射极e。 (2) 对于对于PNP型的三极管，道理也类似于型的三极管，道理也类似于NPN型，其电流型，其电流流向一定是：黑表笔流向一定是：黑表笔e极极b极极c极极红

25、表笔，其电流红表笔，其电流流向也与三极管符号中的箭头方向一致，所以此时黑表笔流向也与三极管符号中的箭头方向一致，所以此时黑表笔所接的一定是发射极所接的一定是发射极e，红表笔所接的一定是集电极，红表笔所接的一定是集电极c。 判断集电极和发射极方法2 be，bc正向电阻几百 几k ，反向电阻 几十k 几百k 以上，ce正反向电阻都在几十k 以上是好的，否则是坏的。用手捏住b极和c极、e极中的其中一极，（即用手的人体电阻代替基极电阻Rb），黑表笔接捏住的一极，红表笔接另一极，测出一个电阻值，然后手捏住b和另一极，黑表笔接另一极，红表笔接刚才黑表笔接的那一极，再测出一个电阻值。两次阻值比较，对NPN管

26、来说，阻值小的那一次黑表笔接的是集电极，红表笔接的是发射极。对于PNP管来说情况正好相反。 (2) 对于对于PNP型的三极管，道理也类似于型的三极管，道理也类似于NPN型，型，其电流流向一定是：黑表笔其电流流向一定是：黑表笔e极极b极极c极极红表笔，其电流流向也与三极管符号中的箭头方红表笔，其电流流向也与三极管符号中的箭头方向一致，所以此时黑表笔所接的一定是发射极向一致，所以此时黑表笔所接的一定是发射极e，红表笔所接的一定是集电极红表笔所接的一定是集电极c。通过上述方法的判断通过上述方法的判断, 如果发现电路中的三极管已损坏如果发现电路中的三极管已损坏, 更换时一般应遵循下列原则更换时一般应遵

27、循下列原则: （1） 更换时更换时, 尽量更换相同型号的三极管。尽量更换相同型号的三极管。 （2）无相同型号更换时）无相同型号更换时, 新换三极管的极限参数应等于新换三极管的极限参数应等于或大于原三极管的极限参数或大于原三极管的极限参数, 如参数如参数ICM、PCM、U（BR）CEO等。等。 （3）性能好的三极管可代替性能差的三极管。）性能好的三极管可代替性能差的三极管。 如穿透如穿透电流电流ICEO小的三极管可代换小的三极管可代换ICEO大的大的, 电流放大系数电流放大系数高的可高的可代替代替低的。低的。 （4）在集电极耗散功率允许的情况下）在集电极耗散功率允许的情况下, 可用高频管代替可用

28、高频管代替低频管，低频管， 如如3DG型可代替型可代替3DX型。型。 （5）开关三极管可代替普通三极管）开关三极管可代替普通三极管, 如如3DK型代替型代替3DG型型, 3AK型代替型代替3AG型管。型管。 1光电三极管：光电三极管：光电三极管也称光敏三极管，其等效电路和电路符号如图所示。 cee ecb()()ILIC(a)(b)光电三极管的等效电路与电路符号 (a)等效电路;(b)电路符号 2光电耦合器光电耦合器 光电耦合器是将发光二极管和光敏元件（光敏电阻、光电二极管、光电三极管、光电池等）组装在一起而形成的二端口器件,其电路符号如图所示。它的工作原理是以光信号作为媒体将输入的电信号传送给外加负载,实现了电光电的传递与转换。光电耦合器主要用作高压开关、信号隔离器、电平匹配等电路中,起信号的传输和隔离作用。(a)(b)(c)(d)光电耦合器电路符号(a)LED+光敏电阻； (b)LED+光电二极管(c)LED+光电三极管; (d)LED+光电池 场效应管按结构分为结型场效应管和绝缘栅型场场效应管按结构分为结型场效应管和绝缘栅型场效应管两类。效应管