一、二極管及其應(yīng)用

1、模塊一模塊一 二極管及其應(yīng)用二極管及其應(yīng)用任務(wù)一任務(wù)一 二極管的識(shí)別與檢測二極管的識(shí)別與檢測1.1.1晶體二極管的單向?qū)щ娞匦跃w二極管的單向?qū)щ娞匦? (1) )外形：外形：由密封的管體由密封的管體和兩條正、負(fù)電極引線所組和兩條正、負(fù)電極引線所組成。管體外殼的標(biāo)記通常表成。管體外殼的標(biāo)記通常表示正極。如圖所示；示正極。如圖所示；( (2) )符號(hào)：符號(hào)：三角形三角形陽極（正極陽極（正極a），），豎杠豎杠陰極（負(fù)極陰極（負(fù)極k），）， V二極管的文字符號(hào)。二極管的文字符號(hào)。 體體三三極極管管等等器器件件：晶晶體體二二極極管管、晶晶）等等）、變變壓壓器器（）、電電感感（）、電電容容（元元件件：電

2、電阻阻（電電子子元元器器件件TLCR1晶體二極管晶體二極管2晶體二極管的單向?qū)щ娦裕壕w二極管的單向?qū)щ娦裕? (1) )正極（陽極）電位正極（陽極）電位 負(fù)極（陰極）電位，二極管導(dǎo)通；負(fù)極（陰極）電位，二極管導(dǎo)通；( (2) )正極（陽極）電位正極（陽極）電位 負(fù)極（陰極）電位，二極管截止。負(fù)極（陰極）電位，二極管截止。 即二極管正偏導(dǎo)通，反偏截止。這一導(dǎo)電特性稱為即二極管正偏導(dǎo)通，反偏截止。這一導(dǎo)電特性稱為二二極管的單向?qū)щ娦?。極管的單向?qū)щ娦浴?例例 1.1.1 如圖所示電路中，當(dāng)開關(guān)如圖所示電路中，當(dāng)開關(guān) S 閉合后，閉合后，H1、H2 兩個(gè)指示燈，哪一個(gè)可能發(fā)光？兩個(gè)指示燈，哪一個(gè)可

3、能發(fā)光？解由電路圖可知，開關(guān)解由電路圖可知，開關(guān) S 閉合后，只有二極管閉合后，只有二極管 V1正極正極電位高于負(fù)極電位，即處于正向?qū)顟B(tài)，所以電位高于負(fù)極電位，即處于正向?qū)顟B(tài)，所以 H1 指示燈發(fā)指示燈發(fā)光。光。 1.1.2PN 結(jié)（結(jié)（補(bǔ)充補(bǔ)充）PN 結(jié)的形成結(jié)的形成二極管由半導(dǎo)體材料制成。二極管由半導(dǎo)體材料制成。1半導(dǎo)體半導(dǎo)體：導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體與絕緣體之間的一種物質(zhì)。導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體與絕緣體之間的一種物質(zhì)。 如硅如硅( (Si) )或鍺或鍺( (Ge) )半導(dǎo)體。半導(dǎo)體。半導(dǎo)體中，能夠運(yùn)載電荷的的粒子有兩種：半導(dǎo)體中，能夠運(yùn)載電荷的的粒子有兩種： 自由電子：帶負(fù)電自由電子：帶負(fù)電空

4、穴：帶與自由電子等量的正電空穴：帶與自由電子等量的正電均可運(yùn)載電荷均可運(yùn)載電荷載流子載流子載流子載流子：在電場的作用下定向移動(dòng)的自由電子和空穴，：在電場的作用下定向移動(dòng)的自由電子和空穴，統(tǒng)稱載流子，如圖統(tǒng)稱載流子，如圖 所示。所示。半導(dǎo)體的兩種載流子半導(dǎo)體的兩種載流子2本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體：不加雜質(zhì)的純凈半導(dǎo)體晶體。如本征硅或不加雜質(zhì)的純凈半導(dǎo)體晶體。如本征硅或本征鍺。本征鍺。本征半導(dǎo)體電導(dǎo)率低，為提高導(dǎo)電性能，需摻雜，形成雜本征半導(dǎo)體電導(dǎo)率低，為提高導(dǎo)電性能，需摻雜，形成雜質(zhì)半導(dǎo)體。質(zhì)半導(dǎo)體。3雜質(zhì)半導(dǎo)體：雜質(zhì)半導(dǎo)體：為了提高半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能，在本征半導(dǎo)為了提高半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能，在本征半導(dǎo)體

5、體( (4 價(jià)價(jià)) )中摻入硼或磷等雜質(zhì)所形成的半導(dǎo)體。中摻入硼或磷等雜質(zhì)所形成的半導(dǎo)體。根據(jù)摻雜的物質(zhì)不同，可分根據(jù)摻雜的物質(zhì)不同，可分兩兩種：種：( (1) )P 型半導(dǎo)體：型半導(dǎo)體：本征本征硅硅( (或鍺或鍺) )中摻入少量硼元素中摻入少量硼元素( (3 價(jià)價(jià)) )所所形成形成的半導(dǎo)體，如的半導(dǎo)體，如P型硅。多數(shù)載流子為空穴，少數(shù)載流子為電型硅。多數(shù)載流子為空穴，少數(shù)載流子為電子。子。( (2) )N 型半導(dǎo)體：型半導(dǎo)體：在本征在本征硅硅( (或鍺或鍺) )中摻入少量磷元素中摻入少量磷元素( (5 價(jià)價(jià)) )所形成的半導(dǎo)體，如所形成的半導(dǎo)體，如 N 型硅。其中，多數(shù)載流子為電子，少數(shù)型硅

6、。其中，多數(shù)載流子為電子，少數(shù)載流子為空穴。載流子為空穴。將將 P 型半導(dǎo)體和型半導(dǎo)體和 N 型半導(dǎo)體使用特殊工藝連在一起，型半導(dǎo)體使用特殊工藝連在一起，形成形成PN 結(jié)。結(jié)。4PN 結(jié)：結(jié)：N 型和型和 P 型半導(dǎo)體之間的特殊薄層稱為型半導(dǎo)體之間的特殊薄層稱為 PN 結(jié)結(jié)。PN 結(jié)是各種半導(dǎo)體器件的核心。結(jié)是各種半導(dǎo)體器件的核心。如圖所示。如圖所示。PN 結(jié)結(jié)晶體二極管之所以具有單向?qū)щ娋w二極管之所以具有單向?qū)щ娦?，其原因是?nèi)部具有一個(gè)性，其原因是內(nèi)部具有一個(gè)PN 結(jié)。其結(jié)。其正、負(fù)極對(duì)應(yīng)于正、負(fù)極對(duì)應(yīng)于 PN 結(jié)的結(jié)的 P 型和型和 N 型型半導(dǎo)體。半導(dǎo)體。P 區(qū)接電源正極，區(qū)接電源正極

7、，N 區(qū)接電源負(fù)極，區(qū)接電源負(fù)極，PN 結(jié)導(dǎo)通；反之，結(jié)導(dǎo)通；反之，PN 結(jié)截止。結(jié)截止。 PN 結(jié)具有單向?qū)щ娞匦?。即：結(jié)具有單向?qū)щ娞匦?。即?.1.2二極管的伏安特性二極管的伏安特性測試二極管伏安特性電路測試二極管伏安特性電路 1定義：定義：二極管兩端的二極管兩端的電壓和流過的電流之間的關(guān)電壓和流過的電流之間的關(guān)系曲線叫作系曲線叫作二極管的伏安特二極管的伏安特性性。2測試電路：測試電路：如圖所示。如圖所示。3伏安特性曲線：伏安特性曲線：如圖所示。如圖所示。4特點(diǎn)：特點(diǎn)： ) )( () )( (GeV 0.2SiV 5 .0TV ) )( () )( (導(dǎo)通電壓導(dǎo)通電壓GeV 0.3Si

8、V 7 . 0onV結(jié)論：正偏時(shí)電阻小，具有非線性。結(jié)論：正偏時(shí)電阻小，具有非線性。導(dǎo)通后導(dǎo)通后 V 兩端電壓基本恒定：兩端電壓基本恒定： VFVT時(shí)，時(shí)，V 導(dǎo)通，導(dǎo)通，IF 急劇增大。急劇增大。 正向電壓正向電壓 VF 小于門坎電壓小于門坎電壓 VT 時(shí)，二極管時(shí)，二極管 V 截截止，正向電流止，正向電流 IF = 0；其中，門坎電壓其中，門坎電壓( (1) )正向特性正向特性(UT )0.1V(UD )( (2) )反向特性反向特性UR URM 時(shí)，時(shí)，IR 劇增，此現(xiàn)象稱為反向電擊穿。劇增，此現(xiàn)象稱為反向電擊穿。對(duì)應(yīng)對(duì)應(yīng)的電壓的電壓 URM 稱為反向擊穿電壓。稱為反向擊穿電壓。 反向電

9、壓反向電壓 UR URM( (反向擊穿電壓反向擊穿電壓) )時(shí)，反向電流時(shí)，反向電流 IR很小，且近似為常數(shù)，稱為反向飽和電流。很小，且近似為常數(shù)，稱為反向飽和電流。結(jié)論：結(jié)論：反偏電阻大，存在電擊穿現(xiàn)象。反偏電阻大，存在電擊穿現(xiàn)象。1.1.3二極管的種類與型號(hào)二極管的種類與型號(hào)1二級(jí)管的種類二級(jí)管的種類( (1) )按材料分：按材料分：硅管、鍺硅管、鍺管管( (2) )按按 PN 結(jié)面積：結(jié)面積：點(diǎn)接觸點(diǎn)接觸型型( (電流小，高頻應(yīng)用電流小，高頻應(yīng)用) )、面接、面接觸型觸型( (電流大，用于整流電流大，用于整流) )( (3) )按用途：按用途：如圖所示。如圖所示。二極管圖形符號(hào)二極管圖形

10、符號(hào) 整流二極管：利用單向?qū)щ娦园呀涣麟娮兂芍绷麟姷亩鞫O管：利用單向?qū)щ娦园呀涣麟娮兂芍绷麟姷亩O管。極管。 穩(wěn)壓二極管：利用反向擊穿特性進(jìn)行穩(wěn)壓的二極管。穩(wěn)壓二極管：利用反向擊穿特性進(jìn)行穩(wěn)壓的二極管。 發(fā)光二極管：利用磷化鎵把電能轉(zhuǎn)變成光能的二極管。發(fā)光二極管：利用磷化鎵把電能轉(zhuǎn)變成光能的二極管。 光電二極管：將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的二極管。光電二極管：將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的二極管。 變?nèi)荻O管：利用反向偏壓變?nèi)荻O管：利用反向偏壓改變改變 PN 結(jié)結(jié)電容量的二極管電容量的二極管2型號(hào)舉例如下：型號(hào)舉例如下：整流二極管整流二極管2CZ82B穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管2CW50變?nèi)荻O管變?nèi)荻O

11、管2AC1 等等。等等。3主要參數(shù)主要參數(shù) 反向漏電流反向漏電流 IR ：規(guī)定的反向電壓和環(huán)境溫度下，二極規(guī)定的反向電壓和環(huán)境溫度下，二極管反向電流值。管反向電流值。 最高反向工作電壓最高反向工作電壓 URM ：二極管允許承受的反向工作電二極管允許承受的反向工作電壓峰值。壓峰值。 最大整流電流最大整流電流 IFM ：二極管允許通過的最大正向工作電二極管允許通過的最大正向工作電流平均值。流平均值。( (1) )普通整流二極管普通整流二極管 最大最大反向電流反向電流 IRM ：二極管加上最高反向工作電壓時(shí)的二極管加上最高反向工作電壓時(shí)的反向電流值。反向電流值。工程應(yīng)用工程應(yīng)用發(fā)光二極管和光電二極管

12、的檢測發(fā)光二極管和光電二極管的檢測1. 發(fā)光二極管的檢測與普通二極管的檢測方法基本相似，但由發(fā)光二極管的檢測與普通二極管的檢測方法基本相似，但由于發(fā)光二極管的正向?qū)妷阂话阍谟诎l(fā)光二極管的正向?qū)妷阂话阍?1.5 V 以上，故檢測時(shí)以上，故檢測時(shí)必須用萬用表的必須用萬用表的 R 10k 擋，正向電阻小于擋，正向電阻小于 50 k ，反相電，反相電阻大于阻大于 200 k 時(shí)發(fā)光二極管為正常。時(shí)發(fā)光二極管為正常。2. 由于光電二極管工作時(shí)應(yīng)加反向電壓，故檢測時(shí)著重觀察反由于光電二極管工作時(shí)應(yīng)加反向電壓，故檢測時(shí)著重觀察反向電阻在有無光照時(shí)的變化，用萬用表的向電阻在有無光照時(shí)的變化，用萬用表的 R 1k 擋，當(dāng)有擋，當(dāng)有光照時(shí)，反向電阻小，無光照時(shí)，反向電阻大為正常，當(dāng)無光照時(shí)，反向電阻小，無光照時(shí)，反向電阻大為正常，當(dāng)無光照時(shí)電阻差別很小，表明光電二極管的質(zhì)量不好。光照時(shí)電阻差別很小，表明光電二極管的質(zhì)量不好。 1.1.4二極管的簡單測試二極管的簡單測試萬用表檢測二極管萬用表檢測二極管將紅、黑表筆分別接二極管兩端。所測電阻小時(shí)，黑表將紅、黑表筆分別接二極管兩端。所測電阻小時(shí)，黑表筆接觸處為正極，紅表筆接觸處為負(fù)極。筆接觸處為正極，紅表筆接觸處為負(fù)極。1判別正負(fù)極性判別正負(fù)極性用萬用表檢測二極管如圖所示。用萬用表檢測二極管如圖所示。萬用表測試條件：萬用表