二极管全面分析

1、二极管全面分析1二极管1二极管的管压降：硅二极管（不发光类型）正向管压降 0.7V ,发光二极管正向 管压降为随不同发光颜色而不同。二极管的电压与电流不是线性关系，所以在将不同的二极管并联的时候要接相适 应的电阻。2二极管的应用1、整流二极管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冲直 流电。2、开关元件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）

2、。 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。7、显示元件用于VCD、DVD、计算器等显示器上。8、稳压二极管反向击穿电压恒定，且击穿后可恢复，利用这一特性可以实现稳压电路。3二极管的工作原理二极管实物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

3、，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。p-n结的反向击穿有齐纳击穿和雪崩击穿之分。4二极管的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。正向特性在电子电路中，将二极管的正极接在

4、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“门坎电压”，又称“死区电压”，锗管约为0.1V，硅管约为0.5V） 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”。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

5、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。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、最大整流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，其值与PN结面积及外部散热条件等有关。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141左右，锗管为90左右）时，就会使管芯过热而损坏。所以在规定散 热条件下，二极管使用中不要超过二极管最大整流电流值。例如，常用的IN400

6、1 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5 0V，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 C，反向电流增大一倍。例如2AP1型锗二极管， 在25C时反向电流若为250uA，温度升高到35C，反向电流将上升到500uA，依此 类推，在75C时

7、，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，25C时反向电流仅为5uA，温度升高到7 5C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、动态电阻Rd二极管特性曲线静态工作点 Q附近电压的变化与相应电流的变化量之比。肖特基二极管其反向恢复时间极短（可以小到几纳秒），正向导通压降仅0.4V左右，而整流电 流却可达到几千毫安合于在低压、大电流输出场合用作高频整流稳压二极管稳压二极管工作在反向击穿状态时，其两端的电压是基本不变的。利用这一性质，在电路里 常用于构成稳压电路。稳压二极管构成的稳压电路，虽然稳定度

8、不很高，输出电流也较小，但却具有简单、经济实 用的优点，因而应用非常广泛。在实际电路中，要使用好稳压二极管，应注意如下几个问题。1、要注意一般二极管与稳压二极管的区别方法。不少的一般二极管，特别是玻璃封 装的管，外形颜色等与稳压二极管较相似，如不细心区别，就会使用错误。区别方法是：看 外形，不少稳压二极管为园柱形，较短粗，而一般二极管若为园柱形的则较细长；看标志， 稳压二极管的外表面上都标有稳压值，如5V6，表示稳压值为5.6V；用万用表进行测量， 根据单向导电性，用X1K挡先把被测二极管的正负极性判断出来，然后用X10K挡，黑表 笔接二极管负极，红表笔接二极管正极，测的阻值与X1K挡时相比，

9、若出现的反向阻值很 大，为一般二极管的可能性很大，若出现的反向阻值变得很小，则为稳压二极管。2、注意稳压二极管正向使用与反向使用的区别。稳压二极管正向导通使用时，与一 般二极管正向导通使用时基本相同，正向导通后两端电压也是基本不变的，都约为0.7V。 从理论上讲，稳压二极管也可正向使用做稳压管用，但其稳压值将低于1V，且稳压性能也 不好，一般不单独用稳压管的正向导通特性来稳压，而是用反向击穿特性来稳压。反向击穿 电压值即为稳压值。有时将两个稳压管串联使用，一个利用它的正向特性，另一个利用它的 反向特性，则既能稳压又可起温度补偿作用，以提高稳压效果。3、要注意限流电阻的作用及阻值大小的影响。在稳

10、压二极管稳压电路中，一般都要 串接一个电阻R，如图1或2示。该电阻在电路中起限流和提高稳压效果的作用。若不加 该电阻即当R=0时，容易烧坏稳压管，稳压效果也会极差。限流电阻的阻值越大，电路稳 压性能越好，但输入与输出压差也会过大，耗电也就越多。4、要注意输入与输出的压差。正常使用时，稳压二极管稳压电路的输出电压等于稳压 管反向击穿后两端的稳压值，若输入到稳压电路中的电压值小于稳压管的稳压值，则电路将 失去稳压作用，只有是大于关系时，才有稳压作用，并且压差越大，限流电阻的阻值也应越 大，否则会损坏稳压管。5、稳压管可串联使用。几个稳压管串联后，可获得多个不同的稳压值，故串联使用 较常见。下面举例

11、说明两个稳压管串联使用后，如何求得稳压值。若一个稳压管的稳压值为 5.6V，另一个稳压值为3.6V，设稳压管正向导通时电压均为0.7V，则串联后共有四种不同 的稳压值，如图1示。6、稳压管一般不并联使用。几个稳压管并联后，稳压值将由最低（包括正 向导通后的电压值）的一个来决定。还是以上述两个稳压管为例，来说明稳压值 的计算方法。两个并联后共有四种情况，稳压值只有两个，如图2示。除非特殊 情况，稳压二极管都不并联使用。CT-势垒电容Cj-结（极间）电容，表示在二极管两端加规定偏压下，锗检波二极管的总电容Cjv-偏压结电容Co-零偏压电容Cjo-零偏压结电容Cjo/Cjn-结电容变化Cs-管壳电容

12、或封装电容Ct-总电容CTV-电压温度系数。在测试电流下，稳定电压的相对变化与环境温度的绝对变 化之比CTC-电容温度系数Cvn-标称电容IF-正向直流电流（正向测试电流）。锗检波二极管在规定的正向电压VF下，通过极间的电流；硅 整流管、硅堆在规定的使用条件下，在正弦半波中允许连续通过 的最大工作电流（平均值），硅开关二极管在额定功率下允许通过的最大正向直流电 流；测稳压二极管正向电参数时给定的电流IF（AV）-正向平均电流IFM（ IM）-正向峰值电流（正向最大电流）。在额定功率下，允许通过二极管 的最大正向脉冲电流。发光二极管极限电流。IH-恒定电流、维持电流。Ii-发光二极管起辉电流IF

13、RM-正向重复峰值电流IFSM-正向不重复峰值电流（浪涌电流）Io-整流电流。在特定线路中规定频率和规定电压条件下所通过的工作电流IF（ov）-正向过载电流IL-光电流或稳流二极管极限电流ID-暗电流IB2-单结晶体管中的基极调制电流IEM-发射极峰值电流IEB10-双基极单结晶体管中发射极与第一基极间反向电流IEB20-双基极单结晶体管中发射极向电流ICM-最大输出平均电流IFMP-正向脉冲电流IP-峰点电流IV-谷点电流IGT-晶闸管控制极触发电流IGD-晶闸管控制极不触发电流IGFM-控制极正向峰值电流旧（AV）-反向平均电流IR （In）-反向直流电流（反向漏电流）。在测反向特性时，给

14、定的反向电流； 硅堆在正弦半波电阻性负载电路中，加反向电压规定值时，所通过的电流；硅开关二 极管两端加反向工作电压 VR时所通过的电流；稳压二极管在反向电压下，产生的漏 电流；整流管在正弦半波最高反向工作电压下的漏电流。旧M-反向峰值电流旧R-晶闸管反向重复平均电流IDR-晶闸管断态平均重复电流IRRM-反向重复峰值电流IRSM-反向不重复峰值电流（反向浪涌电流）Irp-反向恢复电流Iz-稳定电压电流（反向测试电流）。测试反向电参数时，给定的反向电流Izk-二膝点电流IOM-最大正向（整流）电流。在规定条件下，能承受的正向最大瞬时电流；在 电阻性负荷的正弦半波整流电路中允许连续通过锗检波二极管

15、的最大工作电流IZSM-稳压二极管浪涌电流IZM-最大稳压电流。在最大耗散功率下稳压二极管允许通过的电流iF-正向总瞬时电流旧-反向总瞬时电流ir-反向恢复电流Iop-工作电流Is-稳流二极管稳定电流f-频率n-电容变化指数；电容比Q-优值（品质因素）5vz-稳压管电压漂移di/dt-通态电流临界上升率dv/dt-通态电压临界上升率PB-承受脉冲烧毁功率PFT（ AV）-正向导通平均耗散功率PFTM-正向峰值耗散功率PFT-正向导通总瞬时耗散功率Pd-耗散功率PG-门极平均功率PGM-门极峰值功率PC-控制极平均功率或集电极耗散功率Pi-输入功率PK-最大开关功率PM-额定功率。硅二极管结温不

16、高于150度所能承受的最大功率PMP-最大漏过脉冲功率PMS-最大承受脉冲功率Po-输出功率PR-反向浪涌功率Ptot-总耗散功率Pomax-最大输出功率Psc-连续输出功率PSM-不重复浪涌功率PZM-最大耗散功率。在给定使用条件下，稳压二极管允许承受的最大功率RF(r)-正向微分电阻。在正向导通时，电流随电压指数的增加，呈现明显的非线性特性。在某一正向电压下，电压增加微小量V，正向电流相应增加 1，则左V/ I称微分电阻RBB-双基极晶体管的基极间电阻RE-射频电阻RL-负载电阻Rs(rs)-串联电阻Rth-热阻R(th)ja-结到环境的热阻Rz(ru)-动态电阻R(th)jc-结到壳的热

17、阻r 6-衰减电阻r(th)-瞬态电阻Ta-环境温度Tc-壳温td-延迟时间tf-下降时间tfr-正向恢复时间tg-电路换向关断时间tgt-门极控制极开通时间Tj-结温Tjm-最高结温ton-开通时间toff-关断时间tr-上升时间trr-反向恢复时间ts-存储时间tstg-温度补偿二极管的贮成温度a-温度系数入p-发光峰值波长入-光谱半宽度n-单结晶体管分压比或效率vb-反向峰值击穿电压Vc-整流输入电压VB2B1-基极间电压VBE10-发射极与第一基极反向电压VEB-饱和压降VFM-最大正向压降（正向峰值电压）VF-正向压降（正向直流电压）VF-正向压降差VDRM-断态重复峰值电压VGT-门极触发电压VGD