二極管的識(shí)別與測(cè)量技能

2012/06電子裝接工基本技能

電子裝接工

基本技能

中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社2012/06電子裝接工基本技能模塊三二極管的識(shí)別與測(cè)量技能本模塊主要內(nèi)容：一、半導(dǎo)體的基本知識(shí)二、二極管的識(shí)別技能三、二極管的測(cè)量技能2012/06電子裝接工基本技能一、半導(dǎo)體的基本知識(shí)

在物理學(xué)中，根據(jù)材料的導(dǎo)電能力，可以將他們劃分導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體。具有良好導(dǎo)電性能的物質(zhì)叫導(dǎo)體，如銅、鐵等金屬。導(dǎo)電能力很差或不導(dǎo)電的物質(zhì)叫絕緣體，如陶瓷、塑料等。導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體與絕緣體之間的物質(zhì)叫半導(dǎo)體，如鍺、硅等。半導(dǎo)體材料和導(dǎo)體、絕緣體相比具有兩個(gè)顯著特點(diǎn)：一是電阻率的大小受雜質(zhì)含量的影響極大，二是電阻率受外界條件的影響很大。

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典型的半導(dǎo)體是硅Si和鍺Ge，它們都是4價(jià)元素。硅和鍺的原子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化模型：硅原子鍺原子硅和鍺最外層軌道上的四個(gè)電子稱為價(jià)電子。2012/06電子裝接工基本技能半導(dǎo)體的載流子──電子和空穴本征半導(dǎo)體（純凈的半導(dǎo)體晶體）熱激發(fā)產(chǎn)生自由電子和空穴

室溫下，由于熱運(yùn)動(dòng)少數(shù)價(jià)電子掙脫共價(jià)鍵的束縛成為自由電子，同時(shí)在共價(jià)鍵中留下一個(gè)空位這個(gè)空位稱為“空穴”。失去價(jià)電子的原子成為正離子，就好象空穴帶正電荷一樣。2012/06電子裝接工基本技能空穴運(yùn)動(dòng)（與自由電子運(yùn)動(dòng)不同）有了空穴，鄰近共價(jià)鍵中的價(jià)電子很容易過來填補(bǔ)這個(gè)空穴，這樣空穴便轉(zhuǎn)移到鄰近共價(jià)鍵中。新的空穴又會(huì)被鄰近的價(jià)電子填補(bǔ)。帶負(fù)電荷的價(jià)電子依次填補(bǔ)空穴的運(yùn)動(dòng)，從效果上看，相當(dāng)于帶正電荷的空穴作相反方向的運(yùn)動(dòng)。半導(dǎo)體有本征半導(dǎo)體和雜質(zhì)半導(dǎo)體兩種，具體內(nèi)容如下：2012/06電子裝接工基本技能

本征半導(dǎo)體的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)束縛電子

在絕對(duì)溫度T=0K時(shí)（開氏溫度K＝攝氏溫度℃十273.15

），所有的價(jià)電子都被共價(jià)鍵緊緊束縛在共價(jià)鍵中，不會(huì)成為自由電子，因此本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力很弱，接近絕緣體。1、本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體——化學(xué)成分純凈的半導(dǎo)體晶體。制造半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體材料的純度要達(dá)到99.9999999%，常稱為“九個(gè)9”。2012/06電子裝接工基本技能

這一現(xiàn)象稱為本征激發(fā)，也稱熱激發(fā)。

當(dāng)溫度升高或受到光的照射時(shí)，束縛電子能量增高，有的電子可以掙脫原子核的束縛，而參與導(dǎo)電，成為自由電子。自由電子+4+4+4+4+4+4+4+4+4空穴

自由電子產(chǎn)生的同時(shí)，在其原來的共價(jià)鍵中就出現(xiàn)了一個(gè)空位，稱為空穴。2012/06電子裝接工基本技能

可見本征激發(fā)同時(shí)產(chǎn)生電子空穴對(duì)。外加能量越高（溫度越高），產(chǎn)生的電子空穴對(duì)越多。

與本征激發(fā)相反的現(xiàn)象—復(fù)合

在一定溫度下，本征激發(fā)和復(fù)合同時(shí)進(jìn)行，達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。電子空穴對(duì)的濃度一定。常溫300K時(shí)（約27°C

）：電子空穴對(duì)的濃度硅：鍺：自由電子+4+4+4+4+4+4+4+4+4空穴電子空穴對(duì)2012/06電子裝接工基本技能自由電子帶負(fù)電荷電子流+4+4+4+4+4+4+4+4+4自由電子E＋－＋總電流載流子空穴帶正電荷空穴流本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電性取決于外加能量：溫度變化，導(dǎo)電性變化；光照變化，導(dǎo)電性變化。半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)制：2012/06電子裝接工基本技能結(jié)論：本征半導(dǎo)體中有兩種載流子①帶負(fù)電荷的自由電子②帶正電荷的空穴熱激發(fā)產(chǎn)生的自由電子和空穴是成對(duì)出現(xiàn)的，電子和空穴又可能重新結(jié)合而成對(duì)消失，稱為“復(fù)合”。2012/06電子裝接工基本技能2、雜質(zhì)半導(dǎo)體

在本征半導(dǎo)體中摻入某些微量雜質(zhì)元素后的半導(dǎo)體稱為雜質(zhì)半導(dǎo)體。（1）.

N型半導(dǎo)體

在本征半導(dǎo)體中摻入五價(jià)雜質(zhì)元素，例如磷,砷等，稱為N型半導(dǎo)體。

N型半導(dǎo)體以自由電子導(dǎo)電為主,故稱電子型半導(dǎo)體.2012/06電子裝接工基本技能多余電子磷原子硅原子

多數(shù)載流子——自由電子（簡(jiǎn)稱多子）少數(shù)載流子——空穴（簡(jiǎn)稱少子）++++++++++++N型半導(dǎo)體施主離子自由電子電子空穴對(duì)2012/06電子裝接工基本技能

在本征半導(dǎo)體中摻入三價(jià)雜質(zhì)元素，如硼、鎵等。即成P型半導(dǎo)體.空穴硼原子硅原子多數(shù)載流子——空穴少數(shù)載流子——自由電子－－－－－－－－－－－－P型半導(dǎo)體受主離子空穴電子空穴對(duì)（2）.

P型半導(dǎo)體2012/06電子裝接工基本技能P型半導(dǎo)體的特點(diǎn)空穴：多數(shù)載流子（簡(jiǎn)稱多子）自由電子：少數(shù)載流子（簡(jiǎn)稱少子）2012/06電子裝接工基本技能雜質(zhì)半導(dǎo)體的示意圖++++++++++++N型半導(dǎo)體多子—電子少子—空穴－－－－－－－－－－－－P型半導(dǎo)體多子—空穴少子—電子少子濃度——與溫度有關(guān)多子濃度——與溫度無關(guān)2012/06電子裝接工基本技能三.PN結(jié)及其單向?qū)щ娦?/p>

PN結(jié)的形成：采用特殊的制作工藝，將P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體緊密地結(jié)合在一起，在兩種半導(dǎo)體的交界處就會(huì)產(chǎn)生一種特殊的接觸面，稱為PN結(jié)。

這種PN結(jié)是構(gòu)成半導(dǎo)體器件的基礎(chǔ)。具體如下所述。2012/06電子裝接工基本技能PN結(jié)的形成①多子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成空間電荷區(qū)由于濃度差，電子和空穴擴(kuò)散的結(jié)果，在交界面處出現(xiàn)由數(shù)量相等的正負(fù)離子組成的空間電荷區(qū)（PN結(jié)），并產(chǎn)生由N區(qū)指向P區(qū)的內(nèi)電場(chǎng)EIN。②內(nèi)電場(chǎng)EIN阻止多子擴(kuò)散，促使少子漂移。③擴(kuò)散與漂移達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡形成一定寬度的PN結(jié)。2012/06電子裝接工基本技能PN結(jié)的單向?qū)щ娦寓偻饧诱螂妷海ㄕ蚱茫┩饧与妶?chǎng)與內(nèi)電場(chǎng)方向相反，內(nèi)電場(chǎng)削弱，擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)大大超過漂移運(yùn)動(dòng)，N區(qū)電子不斷擴(kuò)散到P區(qū)，P區(qū)空穴不斷擴(kuò)散到N區(qū)，形成較大的正向電流，這時(shí)稱PN結(jié)處于“導(dǎo)通”狀態(tài)。2012/06電子裝接工基本技能②外加反向電壓（反向偏置）

外加電場(chǎng)與內(nèi)電場(chǎng)方向相同，內(nèi)電場(chǎng)增強(qiáng)，多子擴(kuò)散難以進(jìn)行，少子在電場(chǎng)作用下形成反向電流IR，因?yàn)槭巧僮悠七\(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的，IR很小，這時(shí)稱PN結(jié)處于“截止”狀態(tài)。2012/06電子裝接工基本技能③PN結(jié)伏安特性

a.外加正向電壓較小時(shí)，外電場(chǎng)不足以克服內(nèi)電場(chǎng)對(duì)多子擴(kuò)散的阻力，PN結(jié)仍處于截止?fàn)顟B(tài)。b.正向電壓大于“導(dǎo)通電壓UON”后，i隨著u增大迅速上升。Uon≈0.5V(硅)Uon≈0.1V(鍺)2012/06電子裝接工基本技能c.外加反向電壓時(shí)，PN結(jié)處于截止?fàn)顟B(tài)，反向電流IR

很小。d.反向電壓大于“擊穿電壓U（BR）”時(shí)，反向電流IR

急劇增加。2012/06電子裝接工基本技能

PN結(jié)加正向電壓時(shí)，具有較大的正向擴(kuò)散電流，呈現(xiàn)低電阻，PN結(jié)導(dǎo)通；

PN結(jié)加反向電壓時(shí)，具有很小的反向漂移電流，呈現(xiàn)高電阻，PN結(jié)截止。

由此可以得出結(jié)論：PN結(jié)具有單向?qū)щ娦浴?012/06電子裝接工基本技能二、二極管的識(shí)別技能

二極管=PN結(jié)+管殼+引線NP結(jié)構(gòu)符號(hào)陽(yáng)極+陰極-2012/06電子裝接工基本技能

晶體二極管的種類很多，按材料分為鍺二極管、硅二極管、砷化鎵二極管等；按結(jié)構(gòu)分為點(diǎn)接觸二極管和面接觸二極管；按用途分為檢波二極管、整流二極管、穩(wěn)壓二極管和開關(guān)二極管等。具體如下所示：2012/06電子裝接工基本技能

二極管極性識(shí)別如：教材P34圖1-21

按結(jié)構(gòu)分三大類：(1)點(diǎn)接觸型二極管PN結(jié)面積小，結(jié)電容小，用于檢波和變頻等高頻電路。2012/06電子裝接工基本技能(3)平面型二極管

用于集成電路制造工藝中。PN結(jié)面積可大可小，用于高頻整流和開關(guān)電路中。(2)面接觸型二極管

PN結(jié)面積大，用于工頻大電流整流電路。2012/06電子裝接工基本技能幾種常用的晶體二極管1、整流二極管

整流二極管多用硅半導(dǎo)體材料制成，有金屬封裝和塑料封裝兩種。整流二極管是利用PN結(jié)的單向?qū)щ娦裕呀涣麟娮兂擅}動(dòng)直流電。常用的整流二極管的實(shí)物圖見下圖。圖常用的整流二極管的實(shí)物圖2012/06電子裝接工基本技能2、檢波二極管

檢波的作用是把調(diào)制在高頻電磁波的低頻信號(hào)檢出來。檢波二極管要求結(jié)電容小，反向電流小，所以檢波二極管常采用點(diǎn)觸式二極管。常用的檢波二極管的實(shí)物圖見下圖。圖1.7常用的檢波二極管的實(shí)物圖

2012/06電子裝接工基本技能3、光電二極管

光電二極管又叫光敏二極管，它是利用PN結(jié)在施加反向電壓時(shí)，在光線照射下反向電阻由大到小的原理進(jìn)行工作的。無光照射時(shí)，二極管的反向電流很?。挥泄庹丈鋾r(shí)，二極管的反向電流很大。光電二極管不是對(duì)所有的可見光及不可見光都有相同的反應(yīng)，它是有特定的光譜范圍的，2DU是利用半導(dǎo)體硅材料制成的光電二極管，2AU是利用半導(dǎo)體鍺材料制成的光電二極管。其實(shí)物圖見圖1.8所示。圖1.8光電二極管實(shí)物圖2012/06電子裝接工基本技能4、穩(wěn)壓二極管

穩(wěn)壓二極管是一種齊納二極管，它是利用二極管反向擊穿時(shí)，其兩端電壓固定在某一數(shù)值，而基本上不隨電流大小變化的特性來進(jìn)行工作的。常用的二極管實(shí)物圖見圖1.8。圖1.9常用的穩(wěn)壓二極管實(shí)物圖2012/06電子裝接工基本技能

穩(wěn)壓二極管的正向特性與普通二極管相似，當(dāng)反向電壓小于擊穿電壓時(shí)，反向電流很??；當(dāng)反向電壓臨近擊穿電壓時(shí)反向電流急劇增大，發(fā)生電擊穿。這時(shí)電流在很大范圍內(nèi)改變時(shí)管子兩端的電壓基本保持不變，起到穩(wěn)定電壓的作用。必須注意的是，穩(wěn)壓二極管在電路上應(yīng)用時(shí)一定要串聯(lián)限流電阻，不能讓二極管擊穿后電流無限增大，否則二極管將立即被燒毀。2012/06電子裝接工基本技能5、變?nèi)荻O管

變?nèi)荻O管是利用PN結(jié)的空間電荷層具有電容特性的原理制成的特殊二極管。它的特點(diǎn)是結(jié)電容隨加到管子上的反向電壓大小而變化。在一定范圍內(nèi)，反向偏壓越小，結(jié)電容越大；反之，反向電容偏壓越大，結(jié)電容越小。其實(shí)物見圖1.10。圖1.10變?nèi)荻O管實(shí)物圖2012/06電子裝接工基本技能

人們利用變?nèi)荻O管的這種特性取代可變電容器的功能。變?nèi)荻O管多采用硅或砷化鎵材料制成，采用陶瓷或環(huán)氧樹脂封裝。變?nèi)荻O管在電視機(jī)、收音機(jī)和錄像機(jī)中多用于調(diào)諧電路和自動(dòng)頻率微調(diào)電路中。2012/06電子裝接工基本技能6、發(fā)光二極管

發(fā)光二極管（LED）是一種新穎的半導(dǎo)體發(fā)光器件。在家用電器設(shè)備中常用來做指示作用。例如，有的收錄機(jī)中常用一組或兩組發(fā)光二極管作為音量指示，當(dāng)音量開大時(shí)，輸出功率加大，發(fā)光二極管的數(shù)目增多，輸出功率小時(shí)，發(fā)光二極管的數(shù)目就少。其實(shí)物圖見圖1.11。圖1.11發(fā)光二極管實(shí)物圖2012/06電子裝接工基本技能

根據(jù)制造的材料和工藝不同，發(fā)光顏色有紅色、綠色、黃色等。有的發(fā)光二極管還能根據(jù)所加電壓的不同發(fā)出不同顏色的光，叫變色發(fā)光二極管。2012/06電子裝接工基本技能三、晶體二極管的主要參數(shù)1、最大整流電流

它是指二極管長(zhǎng)期正常工作時(shí)，能通過的最大正向電流值。因?yàn)榫w二極管工作時(shí)，有電流通過時(shí)則會(huì)發(fā)熱，電流過大時(shí)就會(huì)發(fā)熱過度而燒毀，所以二極管應(yīng)用時(shí)要特別注意工作電流不能超過其最大整流電流。

2012/06電子裝接工基本技能2、反向電流是在給定的反向偏壓下，通過二極管的直流。理想情況下，二極管具有單向?qū)щ娦?，但?shí)際上反向電壓下總有一點(diǎn)微弱的電流，通常硅管有1微安或更小，鍺管有幾百微安。反向電流的大小，反映了晶體二極管的單向?qū)щ娦缘暮脡?，反向電流的?shù)值越小越好。2012/06電子裝接工基本技能3、最大反向工作電壓

是二極管正常工作時(shí)所能承受的反向電壓最大值，二極管反向連接時(shí)，如果把反向電壓加到某一數(shù)值，管子的反向電流就會(huì)急劇增大，管子呈現(xiàn)擊穿狀態(tài)。這時(shí)的電壓稱為擊穿電壓。晶體管的反向工作電壓為擊穿電壓的1/2，其最高反向工作電壓則定為反向擊穿電壓的2/3。

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晶體二極管的損壞，一般來說電壓比電流更為敏銳，也就是說，過壓更能引起管子的損壞，故應(yīng)用中一定要保證不超過最大反向工作電壓。2012/06電子裝接工基本技能半導(dǎo)體二極管的型號(hào)命名：P34表1-6國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)半導(dǎo)體器件型號(hào)的命名舉例如下：2AP9用數(shù)字代表同類器件的不同規(guī)格。代表器件的類型，P為普通管，Z為整流管，K為開關(guān)管。代表器件的材料，A為N型Ge，B為P型G，C為N型Si，D為P型Si。2代表二極管，3代表三極管。二極管的型號(hào)及其參數(shù)：P35表1-72012/06電子裝接工基本技能

要認(rèn)識(shí)二極管首先要了解二極管的命名方法，各國(guó)對(duì)晶體二極管的命名規(guī)定不同，我國(guó)晶體管的型號(hào)一般由五個(gè)部分組成，見表1.9。例如：2AP9“2”表示二極管2CW“2”表示二極管“A”表示N型，鍺材料“C”表示N型，硅材料“P”表示普通管“W”表示穩(wěn)壓管“9”表示序號(hào)“10”表示序號(hào)

當(dāng)然現(xiàn)在市場(chǎng)上有很多國(guó)外晶體二極管，如日本產(chǎn)的1N4148是一種開關(guān)管，1N4001、1N4002、1N4004、1N4007等是整流二極管，其最大整流電流都是1A，反向工作電壓分別是50V、100V、200V、400V和1000V。2012/06電子裝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數(shù)字表示器件電極的數(shù)目用漢語拼音字母表示器件的材料和極性用漢語拼音字母表示器件的類型

用數(shù)字用數(shù)字表示序號(hào)漢語拼音字母標(biāo)示規(guī)格號(hào)符號(hào)意義符號(hào)意義符號(hào)意義2二極管AN型鍺材料P普通管BP型鍺材料W穩(wěn)壓管CN型硅材料Z整流管DP型硅材料K開關(guān)管表1.92012/06電子裝接工基本技能五、晶體二極管的檢測(cè)和代換1、晶體二極管好壞的檢測(cè)

通常最簡(jiǎn)便的方法是用萬用表來判別二極管的好壞。測(cè)量時(shí)，將萬用表?yè)艿絉×1K檔，測(cè)量二極管的正、反向電阻，好的管子一般在幾千歐以上，甚至無窮大。正、反向電阻相差的越大越好。如果兩次測(cè)量得到的阻值一樣大或一樣小，說明該二極管已損壞。2012/06電子裝接工基本技能2、晶體二極管的代用二極管的代用比較容易，當(dāng)原電路中的二極管損壞時(shí)，最好選用同型號(hào)同檔次的二極管代替。如果找不到同型號(hào)的二極管，必須查清原二極管的主要參數(shù)，對(duì)于檢波二極管只要工作頻率滿足即可；整流二極管要滿足反向工作電壓和最大整流電流的要求；穩(wěn)壓二極管一定要注意穩(wěn)壓電壓的數(shù)值。

2012/06電子裝接工基本技能3、晶體二極管極性的判別

測(cè)量二極管時(shí)，以測(cè)得小的那一次時(shí)（正向電阻）,萬用表黑筆所接的便是二極管的正極，紅表筆所接的便是二極管的負(fù)極。這是因?yàn)槿f用表在電阻檔時(shí)，萬用表的黑表筆接其內(nèi)部電池的正極，紅表筆接其電池內(nèi)部的負(fù)極。

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對(duì)于發(fā)光二極管而言，一般來說，發(fā)光二極管的長(zhǎng)腳是正極，短腳是負(fù)極，或者把二極管放在光線很亮的地方，發(fā)光二極管內(nèi)部有兩個(gè)電極，一般是電極較小的是二極管的正極，電極較大的是二極管的負(fù)極。2012/06電子裝接工基本技能三、二極管的識(shí)別和檢測(cè)1.目測(cè)判別極性2.用萬用表檢測(cè)二極管(1)

用指針式萬用表檢測(cè)。(2)

用數(shù)字式萬用表檢測(cè)。3.用萬用表檢測(cè)穩(wěn)壓二極管2012/06電子裝接工基本技能VZVDLED一、二極管的識(shí)別與檢測(cè)二極管的符號(hào)普通二極管穩(wěn)壓二極管發(fā)光二極管光電二極管2012/06電子裝接工基本技能1.目測(cè)判別極性觸絲半導(dǎo)體片2012/06電子裝接工基本技能二極管的外型識(shí)別正極負(fù)極長(zhǎng)腳為正短腳為負(fù)正極負(fù)極（有色環(huán)標(biāo)志）2012/06電子裝接工基本技能2.用萬用表檢測(cè)二極管在R100或

R1k

擋測(cè)量紅表筆是(表內(nèi)電源)負(fù)極，黑表筆是(表內(nèi)電源)正極。

正反向電阻各測(cè)量一次，測(cè)量時(shí)手不要接觸引腳。(1)

用指針式萬用表檢測(cè)

一般硅管正向電阻為幾千歐，鍺管正向電阻為幾百歐；反向電阻為幾百千歐。正反向電阻相差不大為劣質(zhì)管。正反向電阻都是無窮大或零則二極管內(nèi)部斷路或短路。1k

0

0

02012/06電子裝接工基本技能二極管的檢測(cè)(P38)正向電阻小反向電阻大黑筆紅筆

用萬用表“R×100”或“R×1K”擋，將兩表棒分別接二極管的兩個(gè)電極，交換電極再測(cè)一次，從而得到兩個(gè)電阻值。測(cè)得電阻值數(shù)值小的一次測(cè)量中，黑表棒所接的是二極管的正極，紅表棒接的是二極管的負(fù)極。2012/06電子裝接工基本技能①測(cè)得的正、反向電阻值相差很大，則表示該二極管的單向?qū)щ娦阅芎?；②測(cè)得的正、反電阻值差不多，則表示二極管性能差；③正反向電阻均為∞，則表示內(nèi)部斷路；

④正反向電阻均為0，則表示內(nèi)部短路。判斷結(jié)論：2012/06電子裝接工基本技能一、