二极管基础知识

1、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10。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

2、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

3、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IN400

4、14007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

5、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

6、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

7、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

8、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

9、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。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

10、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

11、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、开关市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)。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

12、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 35p(25V) 18p(3V) 6 1000MHz2AC1 2p(25V) 27p(3V) 7 50MHz2CC1 3.6p(25V) 20p(3V) 46 50MHz2CB14 3p(25V) 1830p(3V) 57 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

13、.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 UHF DB300 6.8p(25V) 18p(3V) 1.8 50MHz BB112 10p(25V) 1

14、80p(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。 I iL（a）全密封金属结构（2）检波二极管（b）塑料封装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

15、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IFV500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。Lj.IJ .J D.； 1J （）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（

16、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。图5、硅稳压管伏安特性曲线(5)变容二极管变容二极管是利用PN结的电容随外加偏压而变化这一特性制成的非线性电容元件，被广泛地用于参量放大器，虫子调 谐及倍频器等微波电路中，变容二极管主要是通过结构设计及工艺等一系列途径来突出电容与电压的非线性关系，并 提高Q值以适合应用。变容二极管的结构与普通二极管相似，其符号如图6所示，几种常用变容二极管的型号参数见表一图6、变容二极管图形符号表一常用变容二极管型号产地反向电压（V）电容量（pF电容比使用波段最小值最大值最小值最大值2

17、CB11中国3252.512UHF2CB14中国3303186VHFBB125欧洲2282126UHFBB139欧洲1285459VHFMA325日本325210.35UHFISV50日本3254.9285.7VHFISV97日本3252.4187.5VHFISV59.OSV70/IS2208日本3252115.5UHF二极管基础知识之七一如何测试二极管的好坏（是否合格）？初学者在业余条件下可以使用万用表测试二极管性能的妊坯。测试前先把万用表的转换开关拨到欧姆档的RX1K档位（注 意不要使用RX1档，以免电流过大烧坏二极管），再将红、黑两根表笔短路，进行欧姆调零。1、正向特性测试 把万用表的黑

18、表笔（表内正极）搭触二极管的正极，红表笔（表内负极）搭触二极管的负极。若表针不摆到0值而 是停在标度盘的中间，这时的阻值就是二极管的正向电阻，一般正向电阻越小越好。若正向电阻为0值，说明管芯短 路损坏，若正向电阻接近无穷大值，说明管芯断路。短路和断路的管子都不能使用。2、反向特性测试把万且表的红表笔搭触二极管的正极，黑表笔搭触二极管的负极，若表针指在无穷大值或接近无穷大值，管子就是合 格的。二极管基础知识之八-选用三极管需要注意哪几方面问题？选用三极管要注意的几个方面：（1）正向特性另在二极管两端的正向电压（P为正、N为负）很小时（锗管小于0.1伏，硅管小于0.5伏），管子不导通处于“死区”

19、状态，当正向电压起过一定数值后，管子才导通，电压再稍微增大，电流急剧暗加（见曲线I段）。不同材料的二极 管，起始电压不同，硅管为0.5-.7伏左右，锗管为0.1-0.3左右。（2）反向特性二极管两端加上反向电压时，反向电流很小，当反向电压逐渐增加时，反向电流基本保持不变，这时的电流称为 反向饱和电流（见曲线II段）。不同材料的二极管，反向电流大小不同，硅管约为1微安到几十微安，锗管则可高达 数百微安，另外，反向电流受温度变化的影响很大，锗管的稳定性比硅管差。（3）击穿特性当反向电压增加到某一数值时，反向电流急剧增大，这种现象称为反向击穿（见曲线III）。这时的反向电压称为 反向击穿电压，不同结

20、构、工艺和材料制成的管子，其反向击穿电压值差异很大，可由1伏到几百伏，甚至高达数千 伏。（4）频率特性由于结电蹇的存在，当频率高到某一程度时，容抗小到使PN结短路。导致二极管失去单向导电性，不能工作，PN结面 积越大，结电容也越大，越不能在高频情况下工作。二极管基础知识之九-常用二极管的检测方法？二极管检测方法普通二极管的检测二极管的极性通常在管壳上注有标记，如无标记，可用万用表电阻档测量其正反向电阻来判断（一般用RX100或 X1K档）具体方法如表一。表一二极管简易测试方法项目正向电阻反向电阻测试方法测试情况硅管：表针在左端基本不动，极靠近OO位置，锗 管：表针从左端起动一点，但不应超过满刻

21、度的 1/4 (如上图所示)，则表明反向特性是好的， 如果表针指在0位，则管子内部已短路硅管：表针指示位置在中间或中间偏右 一点；锗管：表针指示在右端靠近满刻 度的地方(如图所示)表明管子正向特 性是好的。如果表针在左端不动，则管子内部已经 断路二极管基础知识之十-LED发光二极管有哪些特性?极限参数的意义允许功耗Pm:允许加于LED两端正向直流电压与流过它的电流之积的最大值。超过此值，LED发热、损坏。最大正向直流电流IFm：允许加的最大的正向直流电流。超过此值可损坏二极管。最大反向电压VRm:所允许加的最大反向电压。超过此值，发光二极管可能被击穿损坏。工作环境topm:发光二极管可正常工作

22、的环境温度范围。低于或高于此温度范围，发光二极管将不能正常工作，效率大大降低。电参数的意义光谱分布和峰值波长：某一个发光二极管所发之光并非单一波长，其波长大体按图2 所示。由图可见，该发光管所发之光中某一波长入0的光强最大，该波长为峰值波长。发光强度IV：发光二极管的发光强度通常是指法线(对圆柱形发光管是指其轴线)方向上的发光强度。若在该方向上辐射强度为(1/683) W/sr时，则发光1坎德拉(符号为cd)。由于一般LED的发光二强度小，所以发光强度常用坎德拉(mcd )作单位。光谱半宽度入:它表示发光管的光谱纯度.是指图3中1/2峰值光强所对应两波长之间隔.半值角。1/2和视角：。1/2是

23、指发光强度值为轴向强度值一半的方向与发光轴向(法向)的夹角。半值角的2倍为视角(或称半功率角)。图3给出的二只不同型号发光二极管发光强度角分布的情况。中垂线(法线)AO的坐标为相对发光强度(即发光 强度与最大发光强度的之比)。显然，法线方向上的相对发光强度为1，离开法线方向的角度越大，相对发光强度越小。 由此图可以得到半值角或视角值。正向工作电流If：它是指发光二极管正常发光时的正向电流值。在实际使用中应根据需要选择IF在0.6 - IFm以下。 正向工作电压VF：参数表中给出的工作电压是在给定的正向电流下得到的。一般是在IF=20mA时 测得的。发光二极管正向工作电压VF在1.43V。在外界

24、温度升高时，VF将下降。V-I特性：发光二极管的电压与电流的关系可用图4表示。在正向电压正小于某一值(叫阈值)时，电流极小，不发光。当电压超过某一值后，正向电流随电压迅速增加，发光。由V-I曲线可以得出发光管的正向电压，反向电流及反向电压等参数。正向的发光管反向漏电流IR发光二极管中包含二种或三种颜色的芯片。根据发光二极管 发光二极管出光处掺或不掺散射剂、有色还是无色， 上述各种颜色的发光二极管”发光二极管还可分成有色透明、无色透明、有色散射和无色散射四种类型。散射型发光 二极管”发光二极管和达于做指示灯用。按发光管出光面特征分按发光管出光面特征分圆灯、方灯、矩形、面发光管、侧向管、表面安装用微型管等。圆形灯按直径分为e2mm、e4.4mm、e5mm、e8mm、ei0mm及 20mm等。国外通常把 Mmm的 发光二 极管发光二极管记作T-1；把5mm的记作T-1 (3/4)；把