晶体二极管知识简介

二极管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。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0.2V。电流从VD1正极流过负极IR1VD1+-二极管正极为正电压，处于正向偏置状态E1IR1VD1二极管导通通路E1

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R1VD1+-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R1VD1E1E1二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×10Ω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。Ω∞0R×10Ω挡测量正向电阻解说几十到几KΩ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KΩ正向电阻很大，说明二极管已经开路。几十KΩ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。Ω∞0R×10K挡测量反向电阻解说数百KΩ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KΩ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UZ

(Urm)时，反向电流很小，当反向电压大与等于UZ后，反向电流I迅速增大而处于电击穿状态。将UZ

称为反向击穿电压。U1I1OUI反向击穿电压正向导通电压UZ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+VVD1反向截止R1R02反向电阻很大等效+VR1VD1正向导通R1R01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VD1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。

R1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。

Ui是半波整流电路的输入电压，是一个正弦交流电压；Uo是半波整流电路的输出电压，是单向脉动直流电压。UiVD1R1Uo整流二极管输入电压波形输出电压波形UiVD1R1Uo整流二极管输入电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UiVD1R1Uo+-等效输入电压输入电压给VD1正向偏置UiR1VD1Uo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R1UiVD1Uo等效负半周期间电压为零UiVD1R1Uo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。+V1R1VD1VD2VD3A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V1与输出电压V2关系:V2=3×0.6VVR1=V1－V2二极管检波电路分析从调幅收音机天线上接收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。UiUoVD1C1R1C2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Ui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otVD检波电路原理拉开时间轴VD1R1UDUiUi加于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UD。组成UD信号的三种成分：音频信号、直流成分和高频载波信号。UD的三种信号实际处理电路tOtOUiUoVD1C1R1C2UDtOtOUR1UoUi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C1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。+VUiVD1C2C1R1Uo由R2给VD1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。R2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。UoVD1音频信号高频负载波电流C1R1+直流电流Ui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R1音频信号VD1+UoUi原理分析继电器驱动电路中的二极管保护电路+VVT1L1＋－继电器工作时电流方向L1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L1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。+VJ1R1C1保护二极管继电器VD1VT1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123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，另一只处于反向工作状态，具有温度互补性。DWVD123VD稳压二极管的结构和工作原理UOUIUZ反向稳压曲线正向特性曲线123VD2VD1PN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及外型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。矩形组合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。DCGRVVDV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