电子技术基础项目化教程课件 项目一 半导体器件的认识 1.4.2 特殊二极管

1.4拓展知识1.4.2特殊二极管下页总目录

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管,如稳压二极管、发光二极管、光电二极管和变容二极管等，现介绍如下。1．稳压二极管

稳压二极管又名齐纳二极管，简称稳压管，是一种用特殊工艺制作的面接触型硅二极管，这种二极管的杂质浓度大，容易被反向击穿，其反向击穿时的电压基本上不随电流的变化而变化，从而达到稳压的目的。1.4.2特殊二极管下页上页首页（1）稳压管的伏安特性和符号

图1-25所示为稳压管的特性曲线和符号。其正向特性与普通二极管相似，不同的是反向击穿电压较低，且击穿特性曲线很陡，其反向击穿是可逆的，只要对反向电流加以限制，就不会发生“热击穿”，当去掉反向电压后，稳压管又恢复正常。下页上页首页

稳压二极管在电路中起稳压作用时应工作在反向击穿区，反向电流在很大范围内变化时，击穿电压基本不变，因而具有稳压作用。

（2）稳压二极管的主要参数1）稳定电压

Uz:稳定电压是指当流过规定电流时，稳压二极管两端的反向电压值，其值决定于稳压二极管的反向击穿电压。不同型号的稳压管其稳定电压值不同。同一型号的管子，由于制造工艺的分散性，各个管子的Uz值也有差别。例如稳压管2CW21A，其稳压范围为4~5.5V之间，但对某一只稳压二极管而言，稳定电压Uz是确定的。下页上页首页2）稳定电流

IZ:稳定电流是指稳压管工作在稳压状态时，稳压管中的电流，当工作电流低于IZ时，稳压效果变差，若低于最小稳定电流

Imin，稳压管将失去稳压作用；当大于最大稳定电流

Imax，管子将因过流而损坏。一般情况是工作电流较大时，稳压性能较好。但电流要受稳压管功耗的限制。下页上页首页3）最大耗散功率

PZM:它是指稳压管正常工作时，管子上允许的最大耗散功率。若使用中稳压管的功率损耗超过此值，管子会因过热而损坏。稳压管的最大功率损耗和PN结的面积、散热条件等有关。由耗散功率PZM和稳定电压UZ可以决定最大稳定电流Imax。稳压管正常工作时，PN结的功率损耗为PZ=UZ

IZ

。

下页上页首页4）电压温度系数

σ:σ指稳压管温度变化1℃时，所引起的稳定电压变化的百分比。一般情况下，稳定电压大于7V的稳压管σ为正值，即当温度升高时，稳定电压值增大。而稳定电压小于4V的稳压管，σ为负值，即当温度升高时，稳定电压值减小。如2CW11，UZ=3.2~4.5V，σ=-(0.05%~0.03%)/℃

，

若σ=-0.05%/℃，则表明当温度升高1℃时，稳定电压减小0.05%。稳定电压在4~7V间的稳压管，其σ值较小，稳定电压值受温度影响较小，性能比较稳定。下页上页首页5）动态电阻

rZ:rZ是稳压管工作在稳压区时，两端电压变化量与电流变化量之比，即

。rZ值越小，则稳压性能越好。同一稳压管一般工作电流越大时，rZ值越小。通常手册上给出的

值是在规定的稳定电流之下测得的。下页上页首页

（3）使用稳压管应注意的问题

①稳压管稳压时，一定要外加反向电压，保证管子工作在反向击穿区。当外加的反向电压值大于或等于UZ时，才能起到稳压作用；若外加的电压值小于

UZ，稳压二极管相当于普通的二极管使用。

②在稳压管稳压电路中，一定要配合限流电阻的使用，保证稳压管中流过的电流在规定的范围之内。下页上页首页4.稳压管应用电路

例题1 如图1-26所示稳压管稳压电路，若限流电阻R＝1.6KΩ

，UZ＝12V，IZmax=18mA，通过稳压管V的电流IZ等于多少？限流电阻的值是否合适？

解：由图可知,

因为

，

可知：限流电阻的值合适。下页上页首页图1-26 稳压管稳压电路

例题2 稳压管限幅电路。如图1-27（a）所示，输入电压ui为幅度为10V的正弦波，电路中使用两个稳压管对接，已知

UZ1=6V，UZ2=3V，稳压二极管的正向导通压降为0.7V，试对应输入电压ui

画出输出电压uO的波形。

解：输出电压uO的波形如图1-27(b)所示，

uO被限定在

－6.7~+3.7V之间。图1-27 稳压二极管限幅电路2．发光二极管

发光二极管是一种光发射器件，英文缩写是

LED。此类管子通常由镓（Ga）、砷（As）、磷（P）等元素的化合物制成，管子正向导通，当导通电流足够大时，能把电能直接转换为光能，发出光来。目前发光二极管的颜色有红、黄、橙、绿、白和蓝6种，所发光的颜色主要取决于制作管子的材料，例如用砷化镓发出红光，而用磷化镓则发出绿光。其中白色发光二极管是新型产品，主要应用在手机背光灯、液晶显示器背光灯、照明等领域。下页上页首页

发光二极管工作时导通电压比普通二极管大，其工作电压随材料的不同而不同，一般为1.7~2.4V。普通绿、黄、红、橙色发光二极管工作电压约为2V；白色发光二极管的工作电压通常高于2.4V；蓝色发光二极管的工作电压一般高于3.3V。发光二极管的工作电流一般在2~25mA的范围。

发光二极管应用非常广泛，常用作各种电子设备如仪器仪表、计算机、电视机等的电源指示灯和信号指示等，还可以做成七段数码显示器等。下页上页首页下页上页首页图1-28发光二极管的外形、符号和常见实物3．光电二极管

光电二极管又称为光敏二极管，是一种光接受器件，其PN结工作在反偏状态，它可以将光能转换为电能，实现光电转换。

图1-29所示为光电二极管的基本电路符号。此类管子在管壳上有一个玻璃窗口，以便接受光照。当窗口接受到光照时，形成反向电流

IRL，通过回路中的电阻RL就可得到电压信号，从而实现光电转换。光电二极管受到的光照越强，反向电流也越大，它的反向电流与光照度成正比。下页上页首页下页上页首页图1-29光电二极管的基本电路、符号和常见实物

光电二极管的应用非常广泛，可用于光测量、光电控制等，如遥控接受器、光纤通信、激光头等都离不开光电二极管。大面积的光电二极管还可以作为能源器件，即光电池，这是一种极有发展前途的绿色能源。

光电二极管的检测方法和普通二极管的一样，通常正向电阻为几千欧，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，反向电阻显著变化,正向电阻不变。下页上页首页4．变容二极管

变容二极管是利用PN结电容可变原理制成的半导体器件,它仍工作在反向偏置状态，当外加的反偏电压变化时，其电容也量也随着改变。它的压控特性曲线和电路符号如图1-30所示。变容二极管可当作可变电容使用，主要用于高频技术中。下页上页首页图1-30变容二极管的压控特性曲线、符号和常见实物