二极管的识别与测量技能

2012/06电子装接工基本技能

电子装接工

基本技能

中国劳动社会保障出版社2012/06电子装接工基本技能模块三二极管的识别与测量技能本模块主要内容：一、半导体的基本知识二、二极管的识别技能三、二极管的测量技能2012/06电子装接工基本技能一、半导体的基本知识

在物理学中，根据材料的导电能力，可以将他们划分导体、绝缘体和半导体。具有良好导电性能的物质叫导体，如铜、铁等金属。导电能力很差或不导电的物质叫绝缘体，如陶瓷、塑料等。导电能力介于导体与绝缘体之间的物质叫半导体，如锗、硅等。半导体材料和导体、绝缘体相比具有两个显著特点：一是电阻率的大小受杂质含量的影响极大，二是电阻率受外界条件的影响很大。

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典型的半导体是硅Si和锗Ge，它们都是4价元素。硅和锗的原子结构简化模型：硅原子锗原子硅和锗最外层轨道上的四个电子称为价电子。2012/06电子装接工基本技能半导体的载流子──电子和空穴本征半导体（纯净的半导体晶体）热激发产生自由电子和空穴

室温下，由于热运动少数价电子挣脱共价键的束缚成为自由电子，同时在共价键中留下一个空位这个空位称为“空穴”。失去价电子的原子成为正离子，就好象空穴带正电荷一样。2012/06电子装接工基本技能空穴运动（与自由电子运动不同）有了空穴，邻近共价键中的价电子很容易过来填补这个空穴，这样空穴便转移到邻近共价键中。新的空穴又会被邻近的价电子填补。带负电荷的价电子依次填补空穴的运动，从效果上看，相当于带正电荷的空穴作相反方向的运动。半导体有本征半导体和杂质半导体两种，具体内容如下：2012/06电子装接工基本技能

本征半导体的共价键结构束缚电子

在绝对温度T=0K时（开氏温度K＝摄氏温度℃十273.15

），所有的价电子都被共价键紧紧束缚在共价键中，不会成为自由电子，因此本征半导体的导电能力很弱，接近绝缘体。1、本征半导体本征半导体——化学成分纯净的半导体晶体。制造半导体器件的半导体材料的纯度要达到99.9999999%，常称为“九个9”。2012/06电子装接工基本技能

这一现象称为本征激发，也称热激发。

当温度升高或受到光的照射时，束缚电子能量增高，有的电子可以挣脱原子核的束缚，而参与导电，成为自由电子。自由电子+4+4+4+4+4+4+4+4+4空穴

自由电子产生的同时，在其原来的共价键中就出现了一个空位，称为空穴。2012/06电子装接工基本技能

可见本征激发同时产生电子空穴对。外加能量越高（温度越高），产生的电子空穴对越多。

与本征激发相反的现象—复合

在一定温度下，本征激发和复合同时进行，达到动态平衡。电子空穴对的浓度一定。常温300K时（约27°C

）：电子空穴对的浓度硅：锗：自由电子+4+4+4+4+4+4+4+4+4空穴电子空穴对2012/06电子装接工基本技能自由电子带负电荷电子流+4+4+4+4+4+4+4+4+4自由电子E＋－＋总电流载流子空穴带正电荷空穴流本征半导体的导电性取决于外加能量：温度变化，导电性变化；光照变化，导电性变化。半导体的导电机制：2012/06电子装接工基本技能结论：本征半导体中有两种载流子①带负电荷的自由电子②带正电荷的空穴热激发产生的自由电子和空穴是成对出现的，电子和空穴又可能重新结合而成对消失，称为“复合”。2012/06电子装接工基本技能2、杂质半导体

在本征半导体中掺入某些微量杂质元素后的半导体称为杂质半导体。（1）.

N型半导体

在本征半导体中掺入五价杂质元素，例如磷,砷等，称为N型半导体。

N型半导体以自由电子导电为主,故称电子型半导体.2012/06电子装接工基本技能多余电子磷原子硅原子

多数载流子——自由电子（简称多子）少数载流子——空穴（简称少子）++++++++++++N型半导体施主离子自由电子电子空穴对2012/06电子装接工基本技能

在本征半导体中掺入三价杂质元素，如硼、镓等。即成P型半导体.空穴硼原子硅原子多数载流子——空穴少数载流子——自由电子－－－－－－－－－－－－P型半导体受主离子空穴电子空穴对（2）.

P型半导体2012/06电子装接工基本技能P型半导体的特点空穴：多数载流子（简称多子）自由电子：少数载流子（简称少子）2012/06电子装接工基本技能杂质半导体的示意图++++++++++++N型半导体多子—电子少子—空穴－－－－－－－－－－－－P型半导体多子—空穴少子—电子少子浓度——与温度有关多子浓度——与温度无关2012/06电子装接工基本技能三.PN结及其单向导电性

PN结的形成：采用特殊的制作工艺，将P型半导体和N型半导体紧密地结合在一起，在两种半导体的交界处就会产生一种特殊的接触面，称为PN结。

这种PN结是构成半导体器件的基础。具体如下所述。2012/06电子装接工基本技能PN结的形成①多子扩散运动形成空间电荷区由于浓度差，电子和空穴扩散的结果，在交界面处出现由数量相等的正负离子组成的空间电荷区（PN结），并产生由N区指向P区的内电场EIN。②内电场EIN阻止多子扩散，促使少子漂移。③扩散与漂移达到动态平衡形成一定宽度的PN结。2012/06电子装接工基本技能PN结的单向导电性①外加正向电压（正向偏置）外加电场与内电场方向相反，内电场削弱，扩散运动大大超过漂移运动，N区电子不断扩散到P区，P区空穴不断扩散到N区，形成较大的正向电流，这时称PN结处于“导通”状态。2012/06电子装接工基本技能②外加反向电压（反向偏置）

外加电场与内电场方向相同，内电场增强，多子扩散难以进行，少子在电场作用下形成反向电流IR，因为是少子漂移运动产生的，IR很小，这时称PN结处于“截止”状态。2012/06电子装接工基本技能③PN结伏安特性

a.外加正向电压较小时，外电场不足以克服内电场对多子扩散的阻力，PN结仍处于截止状态。b.正向电压大于“导通电压UON”后，i随着u增大迅速上升。Uon≈0.5V(硅)Uon≈0.1V(锗)2012/06电子装接工基本技能c.外加反向电压时，PN结处于截止状态，反向电流IR

很小。d.反向电压大于“击穿电压U（BR）”时，反向电流IR

急剧增加。2012/06电子装接工基本技能

PN结加正向电压时，具有较大的正向扩散电流，呈现低电阻，PN结导通；

PN结加反向电压时，具有很小的反向漂移电流，呈现高电阻，PN结截止。

由此可以得出结论：PN结具有单向导电性。2012/06电子装接工基本技能二、二极管的识别技能

二极管=PN结+管壳+引线NP结构符号阳极+阴极-2012/06电子装接工基本技能

晶体二极管的种类很多，按材料分为锗二极管、硅二极管、砷化镓二极管等；按结构分为点接触二极管和面接触二极管；按用途分为检波二极管、整流二极管、稳压二极管和开关二极管等。具体如下所示：2012/06电子装接工基本技能

二极管极性识别如：教材P34图1-21

按结构分三大类：(1)点接触型二极管PN结面积小，结电容小，用于检波和变频等高频电路。2012/06电子装接工基本技能(3)平面型二极管

用于集成电路制造工艺中。PN结面积可大可小，用于高频整流和开关电路中。(2)面接触型二极管

PN结面积大，用于工频大电流整流电路。2012/06电子装接工基本技能几种常用的晶体二极管1、整流二极管

整流二极管多用硅半导体材料制成，有金属封装和塑料封装两种。整流二极管是利用PN结的单向导电性，把交流电变成脉动直流电。常用的整流二极管的实物图见下图。图常用的整流二极管的实物图2012/06电子装接工基本技能2、检波二极管

检波的作用是把调制在高频电磁波的低频信号检出来。检波二极管要求结电容小，反向电流小，所以检波二极管常采用点触式二极管。常用的检波二极管的实物图见下图。图1.7常用的检波二极管的实物图

2012/06电子装接工基本技能3、光电二极管

光电二极管又叫光敏二极管，它是利用PN结在施加反向电压时，在光线照射下反向电阻由大到小的原理进行工作的。无光照射时，二极管的反向电流很小；有光照射时，二极管的反向电流很大。光电二极管不是对所有的可见光及不可见光都有相同的反应，它是有特定的光谱范围的，2DU是利用半导体硅材料制成的光电二极管，2AU是利用半导体锗材料制成的光电二极管。其实物图见图1.8所示。图1.8光电二极管实物图2012/06电子装接工基本技能4、稳压二极管

稳压二极管是一种齐纳二极管，它是利用二极管反向击穿时，其两端电压固定在某一数值，而基本上不随电流大小变化的特性来进行工作的。常用的二极管实物图见图1.8。图1.9常用的稳压二极管实物图2012/06电子装接工基本技能

稳压二极管的正向特性与普通二极管相似，当反向电压小于击穿电压时，反向电流很小；当反向电压临近击穿电压时反向电流急剧增大，发生电击穿。这时电流在很大范围内改变时管子两端的电压基本保持不变，起到稳定电压的作用。必须注意的是，稳压二极管在电路上应用时一定要串联限流电阻，不能让二极管击穿后电流无限增大，否则二极管将立即被烧毁。2012/06电子装接工基本技能5、变容二极管

变容二极管是利用PN结的空间电荷层具有电容特性的原理制成的特殊二极管。它的特点是结电容随加到管子上的反向电压大小而变化。在一定范围内，反向偏压越小，结电容越大；反之，反向电容偏压越大，结电容越小。其实物见图1.10。图1.10变容二极管实物图2012/06电子装接工基本技能

人们利用变容二极管的这种特性取代可变电容器的功能。变容二极管多采用硅或砷化镓材料制成，采用陶瓷或环氧树脂封装。变容二极管在电视机、收音机和录像机中多用于调谐电路和自动频率微调电路中。2012/06电子装接工基本技能6、发光二极管

发光二极管（LED）是一种新颖的半导体发光器件。在家用电器设备中常用来做指示作用。例如，有的收录机中常用一组或两组发光二极管作为音量指示，当音量开大时，输出功率加大，发光二极管的数目增多，输出功率小时，发光二极管的数目就少。其实物图见图1.11。图1.11发光二极管实物图2012/06电子装接工基本技能

根据制造的材料和工艺不同，发光颜色有红色、绿色、黄色等。有的发光二极管还能根据所加电压的不同发出不同颜色的光，叫变色发光二极管。2012/06电子装接工基本技能三、晶体二极管的主要参数1、最大整流电流

它是指二极管长期正常工作时，能通过的最大正向电流值。因为晶体二极管工作时，有电流通过时则会发热，电流过大时就会发热过度而烧毁，所以二极管应用时要特别注意工作电流不能超过其最大整流电流。

2012/06电子装接工基本技能2、反向电流是在给定的反向偏压下，通过二极管的直流。理想情况下，二极管具有单向导电性，但实际上反向电压下总有一点微弱的电流，通常硅管有1微安或更小，锗管有几百微安。反向电流的大小，反映了晶体二极管的单向导电性的好坏，反向电流的数值越小越好。2012/06电子装接工基本技能3、最大反向工作电压

是二极管正常工作时所能承受的反向电压最大值，二极管反向连接时，如果把反向电压加到某一数值，管子的反向电流就会急剧增大，管子呈现击穿状态。这时的电压称为击穿电压。晶体管的反向工作电压为击穿电压的1/2，其最高反向工作电压则定为反向击穿电压的2/3。

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晶体二极管的损坏，一般来说电压比电流更为敏锐，也就是说，过压更能引起管子的损坏，故应用中一定要保证不超过最大反向工作电压。2012/06电子装接工基本技能半导体二极管的型号命名：P34表1-6国家标准对半导体器件型号的命名举例如下：2AP9用数字代表同类器件的不同规格。代表器件的类型，P为普通管，Z为整流管，K为开关管。代表器件的材料，A为N型Ge，B为P型G，C为N型Si，D为P型Si。2代表二极管，3代表三极管。二极管的型号及其参数：P35表1-72012/06电子装接工基本技能

要认识二极管首先要了解二极管的命名方法，各国对晶体二极管的命名规定不同，我国晶体管的型号一般由五个部分组成，见表1.9。例如：2AP9“2”表示二极管2CW“2”表示二极管“A”表示N型，锗材料“C”表示N型，硅材料“P”表示普通管“W”表示稳压管“9”表示序号“10”表示序号

当然现在市场上有很多国外晶体二极管，如日本产的1N4148是一种开关管，1N4001、1N4002、1N4004、1N4007等是整流二极管，其最大整流电流都是1A，反向工作电压分别是50V、100V、200V、400V和1000V。2012/06电子装接工基本技能第一部分第二部分第三部分第四部分第五部分用数字表示器件电极的数目用汉语拼音字母表示器件的材料和极性用汉语拼音字母表示器件的类型

用数字用数字表示序号汉语拼音字母标示规格号符号意义符号意义符号意义2二极管AN型锗材料P普通管BP型锗材料W稳压管CN型硅材料Z整流管DP型硅材料K开关管表1.92012/06电子装接工基本技能五、晶体二极管的检测和代换1、晶体二极管好坏的检测

通常最简便的方法是用万用表来判别二极管的好坏。测量时，将万用表拨到R×1K档，测量二极管的正、反向电阻，好的管子一般在几千欧以上，甚至无穷大。正、反向电阻相差的越大越好。如果两次测量得到的阻值一样大或一样小，说明该二极管已损坏。2012/06电子装接工基本技能2、晶体二极管的代用二极管的代用比较容易，当原电路中的二极管损坏时，最好选用同型号同档次的二极管代替。如果找不到同型号的二极管，必须查清原二极管的主要参数，对于检波二极管只要工作频率满足即可；整流二极管要满足反向工作电压和最大整流电流的要求；稳压二极管一定要注意稳压电压的数值。

2012/06电子装接工基本技能3、晶体二极管极性的判别

测量二极管时，以测得小的那一次时（正向电阻）,万用表黑笔所接的便是二极管的正极，红表笔所接的便是二极管的负极。这是因为万用表在电阻档时，万用表的黑表笔接其内部电池的正极，红表笔接其电池内部的负极。

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对于发光二极管而言，一般来说，发光二极管的长脚是正极，短脚是负极，或者把二极管放在光线很亮的地方，发光二极管内部有两个电极，一般是电极较小的是二极管的正极，电极较大的是二极管的负极。2012/06电子装接工基本技能三、二极管的识别和检测1.目测判别极性2.用万用表检测二极管(1)

用指针式万用表检测。(2)

用数字式万用表检测。3.用万用表检测稳压二极管2012/06电子装接工基本技能VZVDLED一、二极管的识别与检测二极管的符号普通二极管稳压二极管发光二极管光电二极管2012/06电子装接工基本技能1.目测判别极性触丝半导体片2012/06电子装接工基本技能二极管的外型识别正极负极长脚为正短脚为负正极负极（有色环标志）2012/06电子装接工基本技能2.用万用表检测二极管在R100或

R1k

挡测量红表笔是(表内电源)负极，黑表笔是(表内电源)正极。

正反向电阻各测量一次，测量时手不要接触引脚。(1)

用指针式万用表检测

一般硅管正向电阻为几千欧，锗管正向电阻为几百欧；反向电阻为几百千欧。正反向电阻相差不大为劣质管。正反向电阻都是无穷大或零则二极管内部断路或短路。1k

0

0

02012/06电子装接工基本技能二极管的检测(P38)正向电阻小反向电阻大黑笔红笔

用万用表“R×100”或“R×1K”挡，将两表棒分别接二极管的两个电极，交换电极再测一次，从而得到两个电阻值。测得电阻值数值小的一次测量中，黑表棒所接的是二极管的正极，红表棒接的是二极管的负极。2012/06电子装接工基本技能①测得的正、反向电阻值相差很大，则表示该二极管的单向导电性能好；②测得的正、反电阻值差不多，则表示二极管性能差；③正反向电阻均为∞，则表示内部断路；

④正反向电阻均为0，则表示内部短路。判断结论：2012/06电子装接工基本技能一、