二極管的用途

1、二極管二極管是常用的半導(dǎo)體元件之一。本文介紹一些二極管的相關(guān)知識(shí)，供讀一、二極管的種類二極管有多種類型：按材料分，有鍺二極管、硅二極管、砷化鎵二極管 等；按制作工藝可分為面接觸二極管和點(diǎn)接觸二極管；按用途不同又可分為整 流二極管、檢波二極管、穩(wěn)壓二極管、變?nèi)荻O管、光電二極管、發(fā)光二極 管、開關(guān)二極管、快速恢復(fù)二極管等；接構(gòu)類型來分，又可分為半導(dǎo)體結(jié)型二 極管，金屬半導(dǎo)體接觸二極管等；按照封裝形式則可分為常規(guī)封裝二極管、特 殊封裝二極管等。下面以用途為例，介紹不同種類二極管的特性。1整流二極管整流二極管的作用是將交流電源整流成脈動(dòng)直流電，它是利用二極管的單 向?qū)щ娞匦怨ぷ鞯?。因?yàn)檎鞫O管正向

2、工作電流較大，工藝上多采用面接觸結(jié)構(gòu)。南于這種 結(jié)構(gòu)的二極管結(jié)電容較大，因此整流二極管工作頻率一般小于3kHz。整流二極管主要有全密封金屬結(jié)構(gòu)封裝和塑料封裝兩種封裝形式。通常情 況下額定正向T作電流LF在I A以上的整流二極管采用金屬殼封裝，以利于散 熱；額定正向工作電流在IA以下的采用全塑料封裝。另外，由于 T藝技術(shù)的不 斷提高，也有不少較大功率的整流二極管采用塑料封裝，在使用中應(yīng)予以區(qū) 別。由于整流電路通常為橋式整流電路 （如圖 1 所示），故一些生產(chǎn)廠家將 4個(gè)整 流二極管封裝在一起，這種冗件通常稱為整流橋或者整流全橋 （簡(jiǎn)稱全橋 ）。常見 整流二極管的外形如圖 2 所示。選用整流二極管

3、時(shí)，主要應(yīng)考慮其最大整流電流、最大反向丁作電流、截 止頻率及反向恢復(fù)時(shí)間等參數(shù)。普通串聯(lián)穩(wěn)壓電源電路中使用的整流二極管，對(duì)截止頻率的反向恢復(fù)時(shí)間 要求不高，只要根據(jù)電路的要求選擇最大整流電流和最大反向工作電流符合要 求的整流二極管（例如I N系列、2CZ系列、RLR系列等）即可。開關(guān)穩(wěn)壓電源的整流電路及脈沖整流電路中使用的整流二極管，應(yīng)選用工 作頻率較高、反向恢復(fù)時(shí)間較短的整流二極管或快恢復(fù)二極管。2檢波二極管檢波二極管是把疊加在高頻載波中的低頻信號(hào)檢出來的器件，它具有較高 的檢波效率和良好的頻率特性。檢波二極管要求正向壓降小，檢波效率高，結(jié)電容小，頻率特性好，其外 形一般采用EA玻璃封裝結(jié)構(gòu)

4、。一般檢波二極管采用錯(cuò)材料點(diǎn)接觸型結(jié)構(gòu)。選用檢波二極管時(shí)，應(yīng)根據(jù)電路的具體要求來選擇工作頻率高、反向電流 小、正向電流足夠大的檢波二極管。3開關(guān)二極管由于半導(dǎo)體二極管存正向偏樂下導(dǎo)通電阻很小。而在施加反向偏壓截止 時(shí)。截止電阻很大，存開關(guān)電路中利用半導(dǎo)體二極管的這種單向?qū)щ娞匦跃涂?以對(duì)電流起接通和關(guān)斷的作用，故把用于這一目的的半導(dǎo)體二極管稱為開關(guān)二 極管。開關(guān)二極管主要應(yīng)用于收錄機(jī)、電視機(jī)、影碟機(jī)等家用電器及電子設(shè)備有 開關(guān)電路、檢波電路、高頻脈沖整流電路等。中速開關(guān)電路和檢波電路可以選用 2AK系列普通開關(guān)二極管。高速開關(guān)電 路可以選用RLS系列、1sS系列、1N系列、2CK系列的高速開關(guān)

5、二極管。要根據(jù) 應(yīng)用電路的主要參數(shù) （例如正向電流、最高反向電壓、反向恢復(fù)時(shí)問等 ）來選擇開 關(guān)二極管的具體型號(hào)。 4穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管義名齊納二極管。穩(wěn)壓二極管是利用PN結(jié)反向擊穿時(shí)電壓基本上不隨電流變化而變化的特點(diǎn)來達(dá)到穩(wěn)壓的目的，因?yàn)樗茉陔娐分衅鸱€(wěn)壓作 用，故稱為穩(wěn)壓二極管 （簡(jiǎn)稱穩(wěn)壓管 ）。穩(wěn)壓二極管是根據(jù)擊穿電壓來分擋的，其穩(wěn)壓值就是擊穿電壓值。穩(wěn)壓二極管主要作為穩(wěn)壓器或電壓基準(zhǔn)元件使用，穩(wěn) 壓二極管可以串聯(lián)起來得到較高的穩(wěn)壓值。選用的穩(wěn)壓二極管應(yīng)滿足應(yīng)朋電路中主要參數(shù)的要求。穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)定 電壓值應(yīng)與應(yīng)用電路的基準(zhǔn)電壓值相同，穩(wěn)壓二極管的最大穩(wěn)定電流應(yīng)高于應(yīng) 用電路的最大負(fù)載

6、電流 50左右。5?？焖倩謴?fù)二極管 （FR D）快速恢復(fù)二極管（Fast Recovery Diode是一種新型的半導(dǎo)體二極管。這種二 極管的開關(guān)特性好，反相恢復(fù)時(shí)間短，通常用于高頻開關(guān)電源中作為整流二極 管?？焖倩謴?fù)二極管的特點(diǎn)就是它的恢復(fù)時(shí)間很短，這一特點(diǎn)使其適合高頻（如電視機(jī)中的行頻 ）整流?？焖倩謴?fù)二極管有一個(gè)決定其性能的重要參數(shù) 反向 恢復(fù)時(shí)間。反向恢復(fù)時(shí)間的定義是，二極管從正向?qū)顟B(tài)急劇轉(zhuǎn)換到截止?fàn)?態(tài)，從輸出脈沖下降到零線開始。到反向電源恢復(fù)到最大反向電流的10所需要的時(shí)間，用符號(hào)表示。超快速恢復(fù)二極管（SRD是在快速恢復(fù)二極管的基礎(chǔ)上研制的，它們的主要 區(qū)別就是反向恢復(fù)時(shí)間更

7、小。普通快速恢復(fù)二極管的反向恢復(fù)時(shí)間為幾百納 秒，超快速恢復(fù)二極管（SRD的反向恢復(fù)時(shí)間一般為幾十納秒。數(shù)值越小的快速 恢復(fù)二極管的工作頻率越高。當(dāng)工作頻率在幾十至幾百k H z時(shí)，普通整流二極管正反向電壓變化的時(shí)間 慢于恢復(fù)時(shí)間，普通整流二極管就不能正常實(shí)現(xiàn)單向?qū)ǘM(jìn)行整流工作 了此時(shí)就要用快速恢復(fù)整流二極管才能勝任，因此，彩電等家用電器采用開 關(guān)電源供電的整流二極管通常為快速恢復(fù)二極管，而不能用普通整流二極管代 替，否則，用電器可能會(huì)不能正常工作。常見快速恢復(fù)二極管的外形如圖 3 所示。6。肖特基二極管 （sBD）肖特基二極管是肖特基勢(shì)壘二極管（Sehottky Barrier Diod

8、e,簡(jiǎn)稱SBD的簡(jiǎn) 稱。足近年來生產(chǎn)的低功耗、大電流、超高速半導(dǎo)體器件。其反向恢復(fù)時(shí)問極短(可以小到幾納秒 )，正向?qū)▔航祪H 0.4 V 左右，而整流電流卻可達(dá)到幾千安 培，這些優(yōu)良特性是快恢復(fù)二極管所無法比擬的。肖特基二極管是用貴重金屬 (金、銀、鋁、鉑等 )為正極，以 N 型半導(dǎo)體為負(fù) 極，利用二者接觸面上形成的勢(shì)壘具有整流特性而制成的金屬一半導(dǎo)體器件。肖特基二極管通常用在高頻、大電流、低電壓整流電路中。常見的肖特基 二極管外形如圖 4 所示。 7瞬態(tài)電壓抑制二極管瞬態(tài)電壓抑制二極管簡(jiǎn)稱 T V P管 (transient voltagesuppressor)。它是在 穩(wěn)壓管的工藝基礎(chǔ)上

9、發(fā)展起來的一種半導(dǎo)體器件，主要應(yīng)用于對(duì)電壓的快速過 壓保護(hù)電路中。可廣泛用于計(jì)算機(jī)、電子儀表、通信設(shè)備、家用電器以及野外 作業(yè)的機(jī)載船用及汽車用電子設(shè)備，并可以作為人為操作引起的過電壓沖擊 或霄電對(duì)設(shè)備的電擊等保護(hù)元件。瞬態(tài)電壓抑制二極管按照其峰值脈沖功率可以分為四類：50()w、1000W、1500W、5000w 。每類按照其標(biāo)稱電壓分為若干種。瞬態(tài)電壓抑制二極管在兩端電壓高于額定值時(shí)，會(huì)瞬間導(dǎo)通，兩端電阻將 以極高的速度從高阻改變?yōu)榈妥?，從而吸收一個(gè)極大的電流，將管子兩端的電 壓鉗位在一個(gè)預(yù)定的數(shù)值上。瞬態(tài)電壓抑制二極管的外形如圖 5 所示。8發(fā)光二極管發(fā)光二極管的英文簡(jiǎn)稱是LED它是采用

10、磷化鎵、磷砷化鎵等半導(dǎo)體材料制 成的、可以將電能直接轉(zhuǎn)換為光能的器件。發(fā)光二極管除了具有普通二極管的 單向?qū)щ娞匦灾猓€可以將電能轉(zhuǎn)換為光能。給發(fā)光二極管外加正向電壓 時(shí)，它也處于導(dǎo)通狀態(tài)，當(dāng)正向電流流過管芯時(shí)，發(fā)光二極管就會(huì)發(fā)光，將電 能轉(zhuǎn)換成光能。發(fā)光二極管的發(fā)光顏色主要由制作管子的材料以及摻人雜質(zhì)的種類決定。 目前常見的發(fā)光二極管發(fā)光顏色主要有藍(lán)色、綠色、黃色、紅色、橙色、白色等。其中白色發(fā)光二極管是新型產(chǎn)品，主要應(yīng)用在手機(jī)背光燈、液晶顯示器背 光燈、照明等領(lǐng)域。發(fā)光二極管的工作電流通常為 225mA。工作電壓（即正向壓降）隨著材料的 不同而不同：普通綠色、黃色、紅色、橙色發(fā)光二極管的

11、工作電壓約2v;白色發(fā)光二極管的工作電壓通常高于 2. 4V;藍(lán)色發(fā)光二極管的工作電壓通常高于 3. 3V。發(fā)光二極管的工作電流不能超過額定值太高，否則，有燒毀的危險(xiǎn)。故 通常在發(fā)光二極管回路中串聯(lián)一個(gè)電阻 R作為限流電阻。紅外發(fā)光二極管是一種特殊的發(fā)光二極管，其外形和發(fā)光二極管相似，只 是它發(fā)出的是紅外光，在正常情況下人眼是看不見的。其工作電壓約1. 4v, 工作電流一般小于20mA。有些公司將兩個(gè)不同顏色的發(fā)光二極管封裝在一起，使 之成為雙色二極管 （又名變色發(fā)光二極管 ）。這種發(fā)光二極管通常有三個(gè)引腳，其 中一個(gè)是公共端。它可以發(fā)出三種顏色的光 （其中一種是兩種顏色的混和色 ），故 通常

12、作為不同工作狀態(tài)的指示器件。常見發(fā)光二極管的外形如圖 6 所示。9. 雪崩二極管（ Avalanche Diode）雪崩二極管是在穩(wěn)壓管工藝技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種微波功率器件，它 在外加電壓的作用下可以產(chǎn)生高頻振蕩。雪崩二極管利用雪崩擊穿對(duì)晶體注入載流子，因載流子渡越半導(dǎo)體晶片需 要一定的時(shí)間，所以其電流滯后于電壓，出現(xiàn)延遲時(shí)間，若適當(dāng)?shù)乜刂贫稍綍r(shí) 間，那么，在電流和電壓關(guān)系上就會(huì)出現(xiàn)負(fù)阻效應(yīng)，從而產(chǎn)生高頻振蕩。它常 被應(yīng)用微波通信、雷達(dá)、戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈、遙控、遙測(cè)、儀器儀表等設(shè)備中。10. 雙向觸發(fā)二極管雙向觸發(fā)二極管也稱二端交流器件（DIAC。它是一種硅雙向電壓觸發(fā)開關(guān)器 件，當(dāng)雙向觸發(fā)二極管

13、兩端施加的電壓超過其擊穿電壓時(shí)，兩端即導(dǎo)通，導(dǎo)通 將持續(xù)到電流中斷或降到器件的最小保持電流才會(huì)再次關(guān)斷。雙向觸發(fā)二極管 通常應(yīng)用在過壓保護(hù)電路、移相電路、晶閘管觸發(fā)電路、定時(shí)電路中。雙向觸 發(fā)二極管在常用的調(diào)光燈中的應(yīng)用電路如圖 7 所示。11變?nèi)荻O管變?nèi)荻O管（英文名稱variableCacitanee Diode縮寫為VCD是利用反向偏 壓來改變 PN 結(jié)電容量的特殊半導(dǎo)體器件。變?nèi)荻O管相當(dāng)于一個(gè)容量可變的電 容器，它的兩個(gè)電極之間的PN結(jié)電容大小，隨加到變?nèi)荻O管兩端反向電壓大 小的改變而變化。當(dāng)加到變?nèi)荻O管兩端的反向電壓增大時(shí)，變?nèi)荻O管的容 量減小。由于變?nèi)荻O管具有這一特性，

14、所以它主要用于電調(diào)諧回路（如彩色電視機(jī)的高頻頭 ）中，作為一個(gè)可以通過電壓控制的自動(dòng)微調(diào)電容器。選用變?nèi)荻O管時(shí)，應(yīng)著重考慮其工作頻率、最高反向工作電壓、最大正 向電流和零偏壓結(jié)電容等參數(shù)是否符合應(yīng)用電路的要求，應(yīng)選用結(jié)電容變化 大、高 Q 值、反向漏電流小的變?nèi)荻O管。二、二極管的識(shí)別與檢測(cè)1二極管的識(shí)別晶體二極管在電路中常用 VD加數(shù)字表示，如：VD5表示編號(hào)為5的二極 管。在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)電路中，常用二極管的符號(hào)如圖 8 所示。二極管的識(shí)別很簡(jiǎn)單：小功率二極管的負(fù)極通常在表面用一個(gè)色環(huán)標(biāo)出； 有些二極管也采用“ P “ N”號(hào)來確定二極管極性，“ P”示正極，“ N表示負(fù) 極；金屬封裝二極管通

15、常在表面印有與極性一致的二極管符號(hào)；發(fā)光二極管則 通常用引腳長(zhǎng)短來識(shí)別正負(fù)極，長(zhǎng)腳為正，短腳為負(fù)。整流橋的表面通常標(biāo)注內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)或者交流輸入端以及直流輸出端的名 稱，交流輸入端通常用“AC”者”表示；直流輸出端通常以“ +、“”號(hào)表 示。貼片二極管由于外形多種多樣，其極性也有多種標(biāo)注方法：在有引線的貼 片二極管中，管體有白色色環(huán)的一端為負(fù)極；在有引線而無色環(huán)的貼片二極管 中，引線較長(zhǎng)的一端為正極；在無引線的貼片二極管中，表面有色帶或者有缺 口的一端為負(fù)極。2二極管的檢測(cè)在用指針式萬用表檢測(cè)二極管時(shí)，數(shù)值較小的一次黑表筆所接的一端為正 極，紅表筆所接的一端則為負(fù)極。正反向電阻均為無窮大，則表明

16、二極管已經(jīng)開路損壞；若正反向電阻均為 0，則表明二極管已經(jīng)短路損壞。正常情況下，鍺 二極管的正向電阻約1. 6kQ。用數(shù)字式萬用表去測(cè)二極管時(shí)，紅表筆接二極管的正極，黑表筆接二極管 的負(fù)極，此時(shí)測(cè)得的阻值才是二極管的正向?qū)ㄗ柚?，這與指針式萬用表的表 筆接法剛好相反。若用數(shù)字萬用表的二極管擋檢測(cè)二極管則更加方便：將數(shù)字萬用表置在二 極管擋，然后將二極管的負(fù)極與數(shù)字萬用表的黑表筆相接，正極與紅表筆相 接，此時(shí)顯示屏上即可顯示二極管正向壓降值 （如圖 9 所示）。不同材料的二極 管，其正向壓降值不同：硅二極管為 0. 550. 7V,錯(cuò)二極管為0. 15 0.3V。若顯示屏顯示“000Q”說明管子

17、已短路；若顯示 “0L如圖10所示）或者 “過載”，說明二極管內(nèi)部開路或處于反向狀態(tài)，此時(shí)可對(duì)調(diào)表筆再測(cè)。三、二極管的主要參數(shù)不同類型的二極管有不同的特性參數(shù)。對(duì)初學(xué)者而言，必須了解以下幾個(gè) 主要參數(shù)： 1.額定正向工作電流額定正向工作電流是指二極管長(zhǎng)期連續(xù) T作時(shí)允許通過的最大正向電流值。因?yàn)殡娏魍ㄟ^管子時(shí)會(huì)使管芯發(fā)熱，溫度上升，溫度超過容許限度（硅管為1 40C左右，錯(cuò)管為90C左右）時(shí)，就會(huì)使管芯過熱而損壞。所以，二極管使用 中不要超過二極管額定正向工作電流值。例如，常用的lN400l 型鍺二極管的額定正向工作電流為 l A。2. 最大浪涌電流最大浪涌電流是允許流過的過量的正向電流。它不是正常電流，而是瞬間 電流，這個(gè)值通常為額定正向工作電流的 20倍左右。3. 最高反向工作電壓加在二極管兩端的反向電樂高到一定值時(shí)，管子將會(huì)擊穿，失去單向?qū)щ?能力。為了保證使用安全，規(guī)定了最高反向工作電壓值。例如，lN400l 二極管反向耐壓為50V, IN4007的反向耐壓為I000V。4反向電流反向電流 ( )是指二極管在規(guī)定的溫度和最高反向電壓作用下，流過二極管 的反向電流。反向電流越小，管子的單方向?qū)щ娦阅茉胶?。值得注意的是反向電流與溫度有著密切的關(guān)系，大約溫度每升高 1