一、二极管及其应用

1、模块一模块一 二极管及其应用二极管及其应用任务一任务一 二极管的识别与检测二极管的识别与检测1.1.1晶体二极管的单向导电特性晶体二极管的单向导电特性( (1) )外形：外形：由密封的管体由密封的管体和两条正、负电极引线所组和两条正、负电极引线所组成。管体外壳的标记通常表成。管体外壳的标记通常表示正极。如图所示；示正极。如图所示；( (2) )符号：符号：三角形三角形阳极（正极阳极（正极a），），竖杠竖杠阴极（负极阴极（负极k），）， V二极管的文字符号。二极管的文字符号。 体体三三极极管管等等器器件件：晶晶体体二二极极管管、晶晶）等等）、变变压压器器（）、电电感感（）、电电容容（元元件件：电

2、电阻阻（电电子子元元器器件件TLCR1晶体二极管晶体二极管2晶体二极管的单向导电性：晶体二极管的单向导电性：( (1) )正极（阳极）电位正极（阳极）电位 负极（阴极）电位，二极管导通；负极（阴极）电位，二极管导通；( (2) )正极（阳极）电位正极（阳极）电位 负极（阴极）电位，二极管截止。负极（阴极）电位，二极管截止。 即二极管正偏导通，反偏截止。这一导电特性称为即二极管正偏导通，反偏截止。这一导电特性称为二二极管的单向导电性。极管的单向导电性。 例例 1.1.1 如图所示电路中，当开关如图所示电路中，当开关 S 闭合后，闭合后，H1、H2 两个指示灯，哪一个可能发光？两个指示灯，哪一个可

3、能发光？解由电路图可知，开关解由电路图可知，开关 S 闭合后，只有二极管闭合后，只有二极管 V1正极正极电位高于负极电位，即处于正向导通状态，所以电位高于负极电位，即处于正向导通状态，所以 H1 指示灯发指示灯发光。光。 1.1.2PN 结（结（补充补充）PN 结的形成结的形成二极管由半导体材料制成。二极管由半导体材料制成。1半导体半导体：导电能力介于导体与绝缘体之间的一种物质。导电能力介于导体与绝缘体之间的一种物质。 如硅如硅( (Si) )或锗或锗( (Ge) )半导体。半导体。半导体中，能够运载电荷的的粒子有两种：半导体中，能够运载电荷的的粒子有两种： 自由电子：带负电自由电子：带负电空

4、穴：带与自由电子等量的正电空穴：带与自由电子等量的正电均可运载电荷均可运载电荷载流子载流子载流子载流子：在电场的作用下定向移动的自由电子和空穴，：在电场的作用下定向移动的自由电子和空穴，统称载流子，如图统称载流子，如图 所示。所示。半导体的两种载流子半导体的两种载流子2本征半导体本征半导体：不加杂质的纯净半导体晶体。如本征硅或不加杂质的纯净半导体晶体。如本征硅或本征锗。本征锗。本征半导体电导率低，为提高导电性能，需掺杂，形成杂本征半导体电导率低，为提高导电性能，需掺杂，形成杂质半导体。质半导体。3杂质半导体：杂质半导体：为了提高半导体的导电性能，在本征半导为了提高半导体的导电性能，在本征半导体

5、体( (4 价价) )中掺入硼或磷等杂质所形成的半导体。中掺入硼或磷等杂质所形成的半导体。根据掺杂的物质不同，可分根据掺杂的物质不同，可分两两种：种：( (1) )P 型半导体：型半导体：本征本征硅硅( (或锗或锗) )中掺入少量硼元素中掺入少量硼元素( (3 价价) )所所形成形成的半导体，如的半导体，如P型硅。多数载流子为空穴，少数载流子为电型硅。多数载流子为空穴，少数载流子为电子。子。( (2) )N 型半导体：型半导体：在本征在本征硅硅( (或锗或锗) )中掺入少量磷元素中掺入少量磷元素( (5 价价) )所形成的半导体，如所形成的半导体，如 N 型硅。其中，多数载流子为电子，少数型硅

6、。其中，多数载流子为电子，少数载流子为空穴。载流子为空穴。将将 P 型半导体和型半导体和 N 型半导体使用特殊工艺连在一起，型半导体使用特殊工艺连在一起，形成形成PN 结。结。4PN 结：结：N 型和型和 P 型半导体之间的特殊薄层称为型半导体之间的特殊薄层称为 PN 结结。PN 结是各种半导体器件的核心。结是各种半导体器件的核心。如图所示。如图所示。PN 结结晶体二极管之所以具有单向导电晶体二极管之所以具有单向导电性，其原因是内部具有一个性，其原因是内部具有一个PN 结。其结。其正、负极对应于正、负极对应于 PN 结的结的 P 型和型和 N 型型半导体。半导体。P 区接电源正极，区接电源正极

7、，N 区接电源负极，区接电源负极，PN 结导通；反之，结导通；反之，PN 结截止。结截止。 PN 结具有单向导电特性。即：结具有单向导电特性。即：1.1.2二极管的伏安特性二极管的伏安特性测试二极管伏安特性电路测试二极管伏安特性电路 1定义：定义：二极管两端的二极管两端的电压和流过的电流之间的关电压和流过的电流之间的关系曲线叫作系曲线叫作二极管的伏安特二极管的伏安特性性。2测试电路：测试电路：如图所示。如图所示。3伏安特性曲线：伏安特性曲线：如图所示。如图所示。4特点：特点： ) )( () )( (GeV 0.2SiV 5 .0TV ) )( () )( (导通电压导通电压GeV 0.3Si

8、V 7 . 0onV结论：正偏时电阻小，具有非线性。结论：正偏时电阻小，具有非线性。导通后导通后 V 两端电压基本恒定：两端电压基本恒定： VFVT时，时，V 导通，导通，IF 急剧增大。急剧增大。 正向电压正向电压 VF 小于门坎电压小于门坎电压 VT 时，二极管时，二极管 V 截截止，正向电流止，正向电流 IF = 0；其中，门坎电压其中，门坎电压( (1) )正向特性正向特性(UT )0.1V(UD )( (2) )反向特性反向特性UR URM 时，时，IR 剧增，此现象称为反向电击穿。剧增，此现象称为反向电击穿。对应对应的电压的电压 URM 称为反向击穿电压。称为反向击穿电压。 反向电

9、压反向电压 UR URM( (反向击穿电压反向击穿电压) )时，反向电流时，反向电流 IR很小，且近似为常数，称为反向饱和电流。很小，且近似为常数，称为反向饱和电流。结论：结论：反偏电阻大，存在电击穿现象。反偏电阻大，存在电击穿现象。1.1.3二极管的种类与型号二极管的种类与型号1二级管的种类二级管的种类( (1) )按材料分：按材料分：硅管、锗硅管、锗管管( (2) )按按 PN 结面积：结面积：点接触点接触型型( (电流小，高频应用电流小，高频应用) )、面接、面接触型触型( (电流大，用于整流电流大，用于整流) )( (3) )按用途：按用途：如图所示。如图所示。二极管图形符号二极管图形

10、符号 整流二极管：利用单向导电性把交流电变成直流电的二整流二极管：利用单向导电性把交流电变成直流电的二极管。极管。 稳压二极管：利用反向击穿特性进行稳压的二极管。稳压二极管：利用反向击穿特性进行稳压的二极管。 发光二极管：利用磷化镓把电能转变成光能的二极管。发光二极管：利用磷化镓把电能转变成光能的二极管。 光电二极管：将光信号转变为电信号的二极管。光电二极管：将光信号转变为电信号的二极管。 变容二极管：利用反向偏压变容二极管：利用反向偏压改变改变 PN 结结电容量的二极管电容量的二极管2型号举例如下：型号举例如下：整流二极管整流二极管2CZ82B稳压二极管稳压二极管2CW50变容二极管变容二极

11、管2AC1 等等。等等。3主要参数主要参数 反向漏电流反向漏电流 IR ：规定的反向电压和环境温度下，二极规定的反向电压和环境温度下，二极管反向电流值。管反向电流值。 最高反向工作电压最高反向工作电压 URM ：二极管允许承受的反向工作电二极管允许承受的反向工作电压峰值。压峰值。 最大整流电流最大整流电流 IFM ：二极管允许通过的最大正向工作电二极管允许通过的最大正向工作电流平均值。流平均值。( (1) )普通整流二极管普通整流二极管 最大最大反向电流反向电流 IRM ：二极管加上最高反向工作电压时的二极管加上最高反向工作电压时的反向电流值。反向电流值。工程应用工程应用发光二极管和光电二极管

12、的检测发光二极管和光电二极管的检测1. 发光二极管的检测与普通二极管的检测方法基本相似，但由发光二极管的检测与普通二极管的检测方法基本相似，但由于发光二极管的正向导通电压一般在于发光二极管的正向导通电压一般在 1.5 V 以上，故检测时以上，故检测时必须用万用表的必须用万用表的 R 10k 挡，正向电阻小于挡，正向电阻小于 50 k ，反相电，反相电阻大于阻大于 200 k 时发光二极管为正常。时发光二极管为正常。2. 由于光电二极管工作时应加反向电压，故检测时着重观察反由于光电二极管工作时应加反向电压，故检测时着重观察反向电阻在有无光照时的变化，用万用表的向电阻在有无光照时的变化，用万用表的 R 1k 挡，当有挡，当有光照时，反向电阻小，无光照时，反向电阻大为正常，当无光照时，反向电阻小，无光照时，反向电阻大为正常，当无光照时电阻差别很小，表明光电二极管的质量不好。光照时电阻差别很小，表明光电二极管的质量不好。 1.1.4二极管的简单测试二极管的简单测试万用表检测二极管万用表检测二极管将红、黑表笔分别接二极管两端。所测电阻小时，黑表将红、黑表笔分别接二极管两端。所测电阻小时，黑表笔接触处为正极，红表笔接触处为负极。笔接触处为正极，红表笔接触处为负极。1判别正负极性判别正负极性用万用表检测二极管如图所示。用万用表检测二极管如图所示。万用表测试条件：万用表