汽车电工电子技术课件 任务2二极管

6.2二极管演讲人

6.2.1结构与符号如图6.3（a）所示，将一个PN结用外壳封装起来，从P区和N区各引出一根引线，就构成了一个二极管,外壳的材料一般用塑料、玻璃、环氧树脂或金属。将P区引出的电极称为二极管的正极或阳极，用“+”表示；N区引出的电极称为二极管的负极或阴极，用符号“—”表示。如图6.3（b）所示，二极管的文字符号为VD，箭头代表二极管正向导通时的电流方向，它表示二极管具有单向导电性。（a）二极管结构示意图（b）二极管电路符号（c）几种典型的二极管

图6.3二极管的外形结构与电路符号图

6.2.1结构与符号二极管的种类很多，从制作材料来分，二极管分为硅二极管和锗二极管；从制作工艺结构来分，二极管可分为点接触型、面接触型和平面型；从用途来分，可分为整流二极管、稳压二极管、发光二极管等等，如图6.3（c）所示，分别是普通二极管、整流二极管、稳压二极管和发光二极管。二极管的外壳上一般印有符号表示极性，有的外壳上一端印有灰色的色圈，该色圈表示负极；有的在外壳一端标出一个色点，有色点的这一端表示二极管的正极；有的整流二极管带螺纹的一端是负极。二极管的正、负极除了可以根据外壳上的标记进行判断外，还可以使用万用表进行测量来分辨。

6.2.2伏安特性所谓伏安特性是指加在二极管两端的电压与通过它的电流之间的关系，如图6.4所示，以硅管的伏安特性曲线为例来说明当二极管两端的电压发生改变时，电流随之而来的变化。在该图中，可以将曲线分为4段：OA段、AB段、OC段和CD段。AB段称为正向导通区，CD段称为反向击穿区，此时二极管的反向电流急剧增大，失去单向导电性，但两端电压变化不大。图6.4二极管的伏安特性曲线

6.2.2伏安特性1.死区（OA段）当二极管两端电压为零时，通过二极管的电流也为零。当二极管承受正向电压时，在OA段由于外加正向电压较小，还不足以克服内电场对多子扩散运动的阻碍作用，正向电流很小，基本为零，二极管呈现的电阻很大，这一段曲线比较平坦，基本与电压轴重合，二极管虽然施加了正向电压，但不导通，将OA段称为死区，A点对应的电压值称为死区电压，常温下硅二极管的死区电压约为0.5V，锗二极管约为0.2V。2.正向导通区（AB段）当二极管两端的正向电压上升到大于死区电压时，外电场的作用将内电场基本抵消，正向电流增长很快，二极管呈现的电阻很小，在电路中相当于一个导通的开关。此时正向电压微小的增大就会引起正向电流急剧地增加，电压与电流的关系曲线是一条陡直的曲线，将AB段称作正向导通区。二极管正向导通后两端的电压几乎不变，将这个电压称为正向导通电压。硅管的导通电压约为0.6-0.7V，锗管的导通电压约为0.2-0.3V。

6.2.2伏安特性3.反向截止区（OC段）当二极管承受反向电压时，增强了内电场的作用，二极的反向电流主要是少子的漂移运动形成的。反向电压刚开始增加时，反向电流略有增加，随后在一定范围内基本不随反向电压增大。反向电流的值很小，近似为零，通常也被称为反向饱和电流，一般硅二极管的反向电流只有几十微安，锗二极管的可达几百微安。在OC段，二极管呈现了很大的电阻，在电路中相当于一个断开的开关，将OC段称为反向截止区。4.反向击穿区（CD段）当反向电压增大到越过图中C点后，反向电流急剧加大，这时候二极管反向也变得导通了，这种现象叫反向击穿，曲线CD段称为反向击穿区。C点对应的电压称为反向击穿电压，不同的二极管，反向击穿电压的值不一样。产生反向击穿的原因是在外加反向强电场的作用下，会激发产生大量的空穴和自由电子，使反向电流急剧增大。当二极管的反向功耗不大时，这种击穿过程是可逆的，即当反向击穿电压降低后，二极管可恢复到原来状态。但若反向功耗过大时，二极管会因为温度过高而发生热击穿现象，这时二极管会因过热而永久烧毁。因此在实际应用中，二极管通常串联一个电阻来起到限流的作用。

6.2.2伏安特性温度对二极管的伏安特性影响较大，实验表明，当温度每升高10°时，导通电压减小20-25mV左右，反向电流增大将近一倍。二极管实际上就是由一个PN结构成的，因此二极管跟PN结一样，也具有“正向导通、反向截止”的性质。二极管在电路中使用时，若其正向压降远小于和它串联的电压，或者反向电流远小于和它并联的电流，这时可将二极管看成是理想二极管。所谓理想二极管就是认为该二极管没有死区，导通电压为零，反偏时反向电流也为零。6.2.3二极管的主要性能参数1.最大整流电流

2.最高反向工作电压

指二极管长期工作运行允许通过的最大正向平均电流，相当于额定工作电流。二极管使用时工作电流不应超过此值，否则，会因电流过大而烧坏二极管。3.最高反向电流

它是指二极管未被击穿时的反向电流值，其值越小，说明二极管的单向导电性越好。该值受温度影响大，硅管的反向电流要比锗管的小，一般在几个微安以下。4.最高工作频率

使二极管具有单向导电性的最高工作频率。因为PN结有电容效应，当信号频率超过此值时，二极管反偏的等效阻抗变小，反向电流变得较大。于是，二极管的单向导电性被破坏。指允许加在二极管两端的最大反向电压，一般取反向击穿电压的一半。工作时若管子所加反向电压值超过了，管子就有可能被击穿而失去单向导电性。

6.2.4特殊二极管及其应用1.发光二极管发光二极管是一种能将电能转换成光能的半导体器件，通常简称为LED。使用时加上正向偏压就可发光，其亮度随着流过的电流增大而提高，二极管发光的颜色有红色、黄色、绿色等多种多样，与制造材料有关。外形可做成点状或条状，可以单个使用，也可做成8段码显示器。发光二极管具有使用方便、节能、环保、寿命长、体积小等优点，广泛应用于各种指示、显示电路中作为指示信号灯或报警信号灯，还可以显示数字或图形符号。发光二极管的工作电流一般为几毫安至几十毫安，正向电压多在1.5-2.5V之间。在图6.5中，分别是发光二极管的外形、电路符号及由多个发光二极管构成的数码管。图6.5发光二极管

6.2.4特殊二极管及其应用2.稳压二极管稳压二极管是用特殊工艺制造的、面结合型的硅二极管。稳压管正常工作时要工作在反向击穿区，利用的是PN结反向击穿后在一定的电流范围内端电压基本不变的原理，因此具有稳定电压的作用，使用时需串联合适的限流电阻。若电流太小则不稳压，若电流太大则因功耗过大而损坏。稳压二极管的主要参数有稳定电压，即稳压二极管反向击穿后稳定工作的电压值；稳定电流

是指稳压管在稳定电压时的工作电流，其范围在

之间；最大耗散功率

是保证稳压管安全工作所允许的最大功耗；动态电阻

反映了稳压管的稳压性能，其值越小越好。稳压二极管的实物及电路符号如图6.6所示。在电动汽车动力电池的BMS上面就常用稳压管来作为电压基准源。图6.6稳压二极管

6.2.4特殊二极管及其应用3.光电二极管光电二极管是一种PN结面积相对较大的半导体器件，管壳上有一个玻璃窗口以使其能接收入射光。光电二极管使用时需工作在反向偏置状态，当没有光照时，反向