二極管實(shí)用知識及故障檢測

二極管實(shí)用知識及故障檢測什么是二極管二極管是一種常見的電子元器件，目前常見的二極管基本上都是晶體二極管。由于晶體二極管的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可以在電路中起到整流、開關(guān)、檢波、變?nèi)?、穩(wěn)壓、觸發(fā)等作用。因此，晶體二極管被廣泛地應(yīng)用于電路中。晶體二極管制造的主要材料是硅和鍺，這兩種材料都屬于半導(dǎo)體材料。半導(dǎo)體材料是指常溫下導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間的材料，具有獨(dú)特的性質(zhì)。在晶體二極管內(nèi)部，擁有P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體組成的P-N結(jié)，此結(jié)構(gòu)是晶體二極管能夠在電路中起到各種作用的基礎(chǔ)。二極管的特性1、二極管單向?qū)щ娞匦跃w二極管最普遍的特性是只允許電流由單一方向通過、反向時(shí)則阻斷，這是由于晶體二極管內(nèi)部結(jié)構(gòu)所決定的。晶體二極管具有單向?qū)щ娦?，電流只能從一端流向另一端，而不能反向流?dòng)，否則二極管將可能損壞。二極管的特性2、二極管的伏安特性曲線和擊穿現(xiàn)象二極管的伏安特性曲線，橫軸為加在二極管兩極的電壓，正電壓表示二極管正極電壓高于負(fù)極電壓?？v軸表示二極管中的電流，正方向表示電流從正極流向負(fù)極。二極管正向特性曲線落在坐標(biāo)軸第一象限，在正向時(shí)正極電壓大于負(fù)極電壓，此時(shí)電流從二極管的正極流向負(fù)極。反向特性曲線落在坐標(biāo)軸的第三象限，在反向時(shí)正極電壓小于負(fù)極電壓，此時(shí)電流是從負(fù)極流向正極。外加正向電壓時(shí)，在正向特性的起始部分，正向電壓很小，不足以克服PN結(jié)內(nèi)電場的阻擋作用，正向電流幾乎為零，這一段稱為死區(qū)。這個(gè)不能使二極管導(dǎo)通的正向電壓稱為死區(qū)電壓。當(dāng)正向電壓大于死區(qū)電壓以后，PN結(jié)內(nèi)電場被克服，二極管導(dǎo)通，電流隨電壓增大而迅速上升。在正常使用的電流范圍內(nèi)，導(dǎo)通時(shí)二極管的端電壓幾乎維持不變，這個(gè)電壓稱為二極管的正向電壓。正向特性曲線給二級管加上的正向電壓小于一定值時(shí)，正向電流小。當(dāng)正向電壓大到一定的程度時(shí)，正向電流迅速增大，并且正向的電壓也增大，但是增大率比較小。此時(shí)這個(gè)電壓U1稱為起始電壓。外加反向電壓不超過一定范圍時(shí)，通過二極管的電流是少數(shù)載流子漂移運(yùn)動(dòng)所形成的反向電流，由于反向電流很小，二極管處于截止?fàn)顟B(tài)。這個(gè)反向電流又稱為反向飽和電流或漏電流，二極管的反向飽和電流受溫度影響很大。反向特性曲線給二極管加上了反向電壓小于一定值時(shí)，反向電流始終很小，當(dāng)所加的反向電壓大到一定值時(shí)，反向電流迅速增大，二極管處于擊穿狀態(tài)。使反向的電流迅速增大的反向電壓U2稱為擊穿電壓。需要注意的是當(dāng)二極管處于擊穿狀態(tài)時(shí)，它會失去單向?qū)щ姷奶匦?。二極管的特性3、二極管的伏安特性曲線和擊穿現(xiàn)象二極管的擊穿現(xiàn)象，分為電擊穿和熱擊穿兩種。當(dāng)二極管兩極的外加反向電壓超過某一數(shù)值時(shí)，反向電流會突然增大，二極管失去單向?qū)щ娦?，這種現(xiàn)象稱為電擊穿。如果二極管沒有因電擊穿而引起過熱或燒毀，則二極管的單向?qū)щ娦圆灰欢〞谰脝适?，在撤除外加電壓后，其性能是可以恢?fù)的。熱擊穿是永久性的擊穿，當(dāng)二極管長時(shí)間處于擊穿的狀態(tài)時(shí)，由于流過二極管的反向電流大，管內(nèi)的PN結(jié)因?yàn)榘l(fā)熱而導(dǎo)致?lián)p壞。4、二極管正向壓降基本不變特性二極管正向?qū)ㄖ蟮墓軌航祷静蛔?，但也不是絕對的不變。當(dāng)溫度升高時(shí)，管壓降會有所減??；溫度降低時(shí)，管壓降會增大，但是變化幅度不大。當(dāng)正向電流變化很大時(shí)，正向的壓降會有微小的變化，正向電流增大正向壓降也會增大，反之亦然，利用這一特性能夠制成溫度補(bǔ)償電路。5、二極管正向電阻小、反向電阻大特性二極管的特性二極管有正向和反向之分，所以它的兩根引腳之間的電阻分為正向電阻和反向電阻兩種。正向電阻是二極管正向?qū)ê笳?、?fù)極之間的電阻，也就是PN結(jié)的正向電阻，這個(gè)電阻很小。反向電阻是二極管處于反向偏置而未擊穿時(shí)的電阻，也就是PN結(jié)的反向電阻，這一電阻很大。正、反電阻的大小是相對而言的，反向電阻要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于正向電阻。二極管正向電阻的大小還和正向電流的大小相關(guān)，當(dāng)二極管的正向電流在變化時(shí)，二極管的正向電阻將隨之微小變化，正向電流越大，正向電阻越小，反之則越大。R1Ro1正向?qū)╒D1R1正向電阻很小Ro1R1反向截止R1VD1反向電阻很大二極管的分類劃分方式種類材料硅二極管正向?qū)▔航禐?.6～0.7V左右鍺二極管正向?qū)▔航禐?.15～0.3V左右外殼封裝材料塑料封裝二極管塑料封裝二極管應(yīng)用較多金屬封裝二極管大功率的整流二極管會用金屬作為封裝材料玻璃封裝二極管制成檢波二極管功能普通二極管常見的二極管整流二極管用于將交流電能轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娔?，包含一個(gè)PN結(jié)，有正極和負(fù)極兩個(gè)端子發(fā)光二極管用于指示信號等，能發(fā)光穩(wěn)壓二極管專門用于直流穩(wěn)壓光敏二極管對光線比較敏感變?nèi)荻O管電容變化范圍比較大開關(guān)二極管用于電子電路的開關(guān)瞬變電壓抑制二極管對電路進(jìn)行快速的過壓保護(hù)，分雙極性和單極型恒流二極管具有很高的動(dòng)態(tài)阻抗，能在很寬的范圍內(nèi)輸出恒定電流雙基極二極管用于張弛振蕩電路，兩個(gè)基極一個(gè)發(fā)射極的三端負(fù)阻器件特性一般用點(diǎn)接觸型二極管通常被使用于檢波和整流電路中高反向耐壓點(diǎn)接觸型二極管用于高壓電路的檢波和整流高反向電阻點(diǎn)接觸型二極管用于高輸入電阻的電路和高阻負(fù)荷電阻的電路中高傳導(dǎo)點(diǎn)接觸型二極管在負(fù)荷電阻特別低的情況下，整流效率較高二極管電路符號二極管電路圖形符號種類比較多，但是一般二極管的電路圖形符號都會表示出二極管的正、負(fù)極性，三角形的底邊是正極，頂端為負(fù)極。電流從正極流向負(fù)極。正極負(fù)極二極管主要參數(shù)1、額定正向工作電流二極管的額定正向工作電流是指二極管長期連續(xù)工作時(shí)所允許通過的最大正向電流值。當(dāng)二極管通過電流時(shí)會使二極管管體發(fā)熱，當(dāng)管體的溫度突破一定的限度時(shí)，二極管會燒壞。一般硅管限溫為140度，鍺管限溫為90度。所以為了讓電路更好地工作，使用二極管時(shí)要注意二極管的額定正向工作電流。2、最高反向工作電壓為了使用安全，二極管限制了最高反向工作電壓。當(dāng)加在二極管兩端的反向電壓高到一定值時(shí)，會將二極管擊穿，失去單向?qū)щ娔芰?。這個(gè)擊穿電壓值就是二極管的最高反向工作電壓。3、結(jié)電容CPN結(jié)內(nèi)缺少導(dǎo)電的載流子，其電導(dǎo)率很低，相當(dāng)于介質(zhì)；而PN結(jié)兩側(cè)的P區(qū)、N區(qū)的電導(dǎo)率高，相當(dāng)于金屬導(dǎo)體。從這一結(jié)構(gòu)來看，PN結(jié)等效于一個(gè)電容器。電容包括勢壘電容和擴(kuò)散電容，在高頻場合下使用時(shí)，要求結(jié)電容小于某一規(guī)定數(shù)值。二極管主要參數(shù)4、最高工作頻率二極管具有單向?qū)щ娦缘淖罡呓涣餍盘柕念l率。二極管正常工作時(shí)，允許通過交流信號的最高頻率。如果超過此頻率進(jìn)行工作，那么二極管的單向?qū)щ娦詫嘶蛳А?、反向恢復(fù)時(shí)間從正向電壓變成反向電壓時(shí)，電流一般不能瞬時(shí)截止，要延遲一定的時(shí)間，這個(gè)時(shí)間就是反向恢復(fù)時(shí)間，它直接影響二極管的開關(guān)速度。選用開關(guān)二極管的時(shí)候應(yīng)該特別關(guān)注這個(gè)參數(shù)。二極管的型號命名規(guī)則國產(chǎn)半導(dǎo)體器件的命名由5部分組成：第一部分：用數(shù)字表示器件電極的數(shù)目。用數(shù)字2表示二極管。第二部分：用漢語拼音字母表示器件材料和極性。第三部分：用漢語拼音字母表示器件的類型。第四部分：用數(shù)字表示同一類產(chǎn)品，進(jìn)行排號以示區(qū)分。第五部分：用漢語拼音字母來進(jìn)行標(biāo)識。表示產(chǎn)品規(guī)格、檔次。二極管的典型應(yīng)用電路1、二極管單相半波整流電路DZRLT2、二極管穩(wěn)壓電路VD1VD2VD3R13、二極管保護(hù)電路JVTVDRCLVT4、發(fā)光二極管應(yīng)用電路R2VTVDR1二極管的好壞二極管的檢測要根據(jù)二極管的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和特性，作為理論依據(jù)。特別是二極管正向電阻小、反向電阻大這一特性。對二極管進(jìn)行檢測的方法如下：將指針萬用表置于R×1k檔，并對指針萬用表做調(diào)零校正。指針萬用表進(jìn)行調(diào)零校正之后，將指針萬用表的兩表筆分別接二極管的兩個(gè)引腳，測量出一個(gè)結(jié)果后，對調(diào)兩表筆再次進(jìn)行測量。如果兩次測量中，一次阻值較小，另一次阻值較大（或?yàn)闊o窮大），則說明二極管基本正常。阻值較小的一次測量結(jié)果是二極管的正向電阻值，阻值較大（或?yàn)闊o窮大）的一次為二極管的反向電阻值。且在阻值較小的那一次測量中，指針萬用表黑表筆所接二極管的引腳為二極管的正極，紅表筆所接引腳為二極管的負(fù)極。如果測得二極管的正、反向電阻值都很小，則說明二極管內(nèi)部已擊穿短路或漏電損壞，需要替換新管。如果測得二極管的正、反向電阻值均為無窮大，則說明該二極管已開路損壞。也需要替換新管。如果采用數(shù)字萬用表進(jìn)行二極管的檢測，可以采用數(shù)字萬用表的二極管擋進(jìn)行測試。二極管的代換方法1、檢波二極管的代換方法檢波二極管選用時(shí)應(yīng)該根據(jù)電路的具體要求來進(jìn)行選擇，一般要求選擇工作頻率高、反向電流小、正向電流足夠大的點(diǎn)接觸型鍺檢波二極管。因?yàn)闄z波是對高頻波進(jìn)行整流，二極管的結(jié)電容一定要小，才能適合電路，另外檢波電路和半波整流電路完全相同。能用于高頻檢波的二極管大多能用于限幅、開關(guān)、調(diào)制電路。檢波二極管損壞后首先要選用與其型號相同的二極管進(jìn)行更換，如果沒有也可以選用半導(dǎo)體材料相同和參數(shù)相近的二極管進(jìn)行更換。2、整流二極管的代換方法整流二極管的作用就是將交流電轉(zhuǎn)化為直流電，它一般為平面型硅二極管，選用整流二極管時(shí)，主要應(yīng)考慮其最大整流電流、最大反向工作電流、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，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選擇快恢復(fù)二極管。整流二極管損壞后，可以用同型號的整流二極管或參數(shù)相近的其它型號整流二極管代換。通常，高耐壓值的整流二極管可以代換低耐壓值的整流二極管，而低耐壓值的整流二極管不能代換高耐壓值的整流二極管。整流電流值高的二極管可以代換整流電流值低的二極管，而整流電流值低的二極管則不能代換整流電流值高的二極管。二極管的代換方法3、穩(wěn)壓二極管的代換方法穩(wěn)壓二極管在臨界反向擊穿電壓之前電阻都很高，對電路起到一定的保護(hù)作用。一般用在穩(wěn)壓電源中作為基準(zhǔn)電壓源或用在過電壓保護(hù)電路中作為保護(hù)二極管。選用時(shí)，首先應(yīng)滿足應(yīng)用電路中主要參數(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)載電流的一半。穩(wěn)壓二極管損壞后，應(yīng)采用同型號穩(wěn)壓二極管或參數(shù)相同的穩(wěn)壓二極管來更換。可以用具有相同穩(wěn)定電壓值的高耗散功率穩(wěn)壓二極管來代換耗散功率低的穩(wěn)壓二極管，但不能用耗散功率低的穩(wěn)壓二極管來代換耗散功率高的穩(wěn)壓二極管。4、開關(guān)二極管的代換方法開關(guān)二極管廣泛應(yīng)用于電子計(jì)算機(jī)、脈沖和開關(guān)電路中。開關(guān)二極管的導(dǎo)通和截止變化時(shí)間比較短，在導(dǎo)通時(shí)電阻很小，截止時(shí)電阻很大。在收錄機(jī)、電視機(jī)及其他電子設(shè)備的開關(guān)電路中（包括檢波電路），常選用2CK、2AK系列小功率開關(guān)二極管。2CK系列為硅平面開關(guān)二極管，（如2CK70－2CK71型）常用于高速開關(guān)電路；2AK系列為點(diǎn)接觸鍺開關(guān)二極管，常用于中速開關(guān)電路。開關(guān)二極管損壞后，應(yīng)用同型號的開關(guān)二極管更換或用與其主要參數(shù)相同的其他型號的開關(guān)二極管來代換。高速開關(guān)二極管可以代換普通開關(guān)二極管，反向擊穿電壓高的