二極管,二極管是什么意思

• 1 二極管的基本結(jié)構(gòu)
• 2 點(diǎn)接觸型二極管
• 3 面接觸二極管
• 4 二極管的伏安特性
• 5 二極管的主要參數(shù)
• 6 半導(dǎo)體二極管的溫度特性
• 7 半導(dǎo)體二極管的型號(hào)
• 8 普通二極管的檢測(cè)

二極管的基本結(jié)構(gòu)

二極管是由一個(gè)PN結(jié)構(gòu)成的半導(dǎo)體器件，即將一個(gè)PN結(jié)加一兩條電極引線做成管芯，并用管殼封裝而成。P型區(qū)的引出線稱為正極或陽(yáng)極，N型區(qū)的引出線稱為負(fù)極或陰極，如圖1所示。

圖1 二極管的結(jié)構(gòu)及符號(hào)

普通二極管有硅管或鍺管兩種，它們的正向?qū)妷海≒N結(jié)電壓）差別較大，鍺管為0.2～0.3V，硅管為0.6～0.7V。

點(diǎn)接觸型二極管

點(diǎn)接觸型二極管（如圖2所示）是由一根很細(xì)的金屬觸絲(如三價(jià)元素鋁)和一塊半導(dǎo)體(如鍺)的表面接觸，然后在正方向通過(guò)很大的瞬時(shí)電流，使觸絲和半導(dǎo)體牢固地熔接在一起，三價(jià)金屬與鍺結(jié)合構(gòu)成PN結(jié)，并做出相應(yīng)的電極引線，外加管殼密封而成。金屬絲為正極，半導(dǎo)體薄片為負(fù)極。

由于點(diǎn)接觸型二極管金屬絲很細(xì)，形成的PN結(jié)面積很小，所以極間電容很小，同時(shí)，也不能承受高的反向電壓和大的電流。這種類型的管子適于做高頻檢波和脈沖數(shù)字電路里的開關(guān)元件，也可用來(lái)作小電流整流。如2APl是點(diǎn)接觸型鍺二極管，最大整流電流為16mA，最高工作頻率為15OMHz。

面接觸二極管

面接觸二極管（如圖3所示）是利用擴(kuò)散、多用合金及外延等摻雜方法，實(shí)現(xiàn)P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體直接接觸而形成PN結(jié)的。

面接觸二極管PN結(jié)的接觸面積大，可以通過(guò)較大的電流，適用于大電流整流電路或在脈沖數(shù)字電路中作開關(guān)管。因其結(jié)電容相對(duì)較大，故只能在較低的頻率下工作，在集成電路中可作電容用。如2CPl為面接觸型硅二極管，最大整流電流為40OmA，最高工作頻率只有3kHz。

部分二極管實(shí)物如圖4所示。

圖4 部分二極管的實(shí)物圖

二極管的伏安特性

圖5 二極管的伏安特性曲線

半導(dǎo)體二極管最重要的特性是單向?qū)щ娦?。即?dāng)外加正向電壓時(shí)，它呈現(xiàn)的電阻（正向電阻）比較小，通過(guò)的電流比較大，當(dāng)外加反向電壓時(shí)，它呈現(xiàn)的電阻（反向電阻）很大，通過(guò)的電流很?。ㄍǔ？梢院雎圆挥?jì)）。反映二極管的電流隨電壓變化的關(guān)系曲線，叫做二極管的伏安特性，如圖5所示。

（1）正向特性

當(dāng)外加正向電壓時(shí)，隨著電壓U的逐漸增加，電流I也增加。但在開始的一段，由于外加電壓很低。外電場(chǎng)不能克服PN結(jié)的內(nèi)電場(chǎng)，半導(dǎo)體中的多數(shù)載流子不能順利通過(guò)阻擋層，所以這時(shí)的正向電流極小（該段所對(duì)應(yīng)的電壓稱為死區(qū)電壓，硅管的死區(qū)電壓約為0～0.5伏，鍺管的死區(qū)電壓約為0～0.2伏）。當(dāng)外加電壓超過(guò)死區(qū)電壓以后，外電場(chǎng)強(qiáng)于PN結(jié)的內(nèi)電場(chǎng)，多數(shù)載流子大量通過(guò)阻擋層，使正向電流隨電壓很快增長(zhǎng)。

即：當(dāng)V＞0，二極管處于正向特性區(qū)域。正向區(qū)又分為兩段：

當(dāng)0＜V＜Vth時(shí)，正向電流為零，Vth稱為死區(qū)電壓或開啟電壓。

當(dāng)V＞Vth時(shí)，開始出現(xiàn)正向電流，并按指數(shù)規(guī)律增長(zhǎng)。

（2）反向特性

當(dāng)外加反向電壓時(shí)，所加的反向電壓加強(qiáng)了內(nèi)電場(chǎng)對(duì)多數(shù)載流子的阻擋，所以二極管中幾乎沒有電流通過(guò)。但是這時(shí)的外電場(chǎng)能促使少數(shù)載流子漂移，所以少數(shù)載流子形成很小的反向電流。由于少數(shù)載流子數(shù)量有限，只要加不大的反向電壓就可以使全部少數(shù)載流子越過(guò)PN結(jié)而形成反向飽和電流，繼續(xù)升高反向電壓時(shí)反向電流幾乎不再增大。當(dāng)反向電壓增大到某一值（曲線中的D點(diǎn)）以后，反向電流會(huì)突然增大，這種現(xiàn)象叫反向擊穿，這時(shí)二極管失去單向?qū)щ娦?。所以一般二極管在電路中工作時(shí)，其反向電壓任何時(shí)候都必須小于其反向擊穿時(shí)的電壓。

即：當(dāng)V＜0時(shí)，二極管處于反向特性區(qū)域。反向區(qū)也分兩個(gè)區(qū)域：

當(dāng)VBR＜V＜0時(shí)，反向電流很小，且基本不隨反向電壓的變化而變化，此時(shí)的反向電流也稱反向飽和電流IS。

當(dāng)V≥VBR時(shí)，反向電流急劇增加，VBR稱為反向擊穿電壓。

在反向區(qū)，硅二極管和鍺二極管的特性有所不同。硅二極管的反向擊穿特性比較硬、比較陡，反向飽和電流也很??；鍺二極管的反向擊穿特性比較軟，過(guò)渡比較圓滑，反向飽和電流較大。從擊穿的機(jī)理上看，硅二極管若|VBR|≥7 V時(shí)，主要是雪崩擊穿；若VBR≤4 V則主要是齊納擊穿，當(dāng)在4 V～7 V之間兩種擊穿都有，有可能獲得零溫度系數(shù)點(diǎn)。

二極管的主要參數(shù)

半導(dǎo)體二極管的參數(shù)包括最大整流電流IF、反向擊穿電壓VBR、最大反向工作電壓VRM、反向電流IR、最高工作頻率fmax和結(jié)電容Cj等。幾個(gè)主要的參數(shù)介紹如下：

1、最大整流電流IF：是指管子長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)，允許通過(guò)的最大正向平均電流。因?yàn)殡娏魍ㄟ^(guò)PN結(jié)要引起管子發(fā)熱，電流太大，發(fā)熱量超過(guò)限度，就會(huì)使PN結(jié)燒壞。例如2APl最大整流電流為16mA。

2、反向擊穿電壓VBR：指管子反向擊穿時(shí)的電壓值。擊穿時(shí)，反向電流劇增，二極管的單向?qū)щ娦员黄茐模踔烈蜻^(guò)熱而燒壞。一般手冊(cè)上給出的最高反向工作電壓約為擊穿電壓的一半，以確保管子安全運(yùn)行。例如2APl最高反向工作電壓規(guī)定為2OV， 而反向擊穿電壓實(shí)際上大于40V。

3、反向電流IR：指管子末擊穿時(shí)的反向電流， 其值愈小，則管子的單向?qū)щ娦杂?。由于溫度增加，反向電流?huì)急劇增加，所以在使用二極管時(shí)要注意溫度的影響。

4、正向壓降VD：在規(guī)定的正向電流下，二極管的正向電壓降。小電流硅二極管的正向壓降在中等電流水平下，約0.6～0.8V；鍺二極管約0.2～0.3V。

5、動(dòng)態(tài)電阻rd：反映了二極管正向特性曲線斜率的倒數(shù)。顯然，rd與工作電流的大小有關(guān)，即：rd=△VD/△ID。

6、極間電容CJ：二極管的極間電容包括勢(shì)壘電容和擴(kuò)散電容，在高頻運(yùn)用時(shí)必須考慮結(jié)電容的影響。二極管不同的工作狀態(tài)，其極間電容產(chǎn)生的影響效果也不同。

二極管的參數(shù)是正確使用二極管的依據(jù)，一般半導(dǎo)體器件手冊(cè)中都給出不同型號(hào)管子參數(shù)。使用時(shí)，應(yīng)特別注意不要超過(guò)最大整流電流和最高反向工作電壓，否則將容易損壞管子。

半導(dǎo)體二極管的溫度特性?

溫度對(duì)二極管的性能有較大的影響，溫度升高時(shí)，反向電流將呈指數(shù)規(guī)律增加，如硅二極管溫度每增加8℃，反向電流將約增加一倍；鍺二極管溫度每增加12℃，反向電流大約增加一倍。另外，溫度升高時(shí)，二極管的正向壓降將減小，每增加1℃，正向壓降VD大約減小2 mV，即具有負(fù)的溫度系數(shù)。這些可以從圖01.13所示二極管的伏安特性曲線上看出。

圖6 溫度對(duì)二極管伏安特性曲線的影響

半導(dǎo)體二極管的型號(hào)

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：

用數(shù)字代表同類型器件的不同型號(hào)用字母代表器件的類型，P代表普通管用字母代表器件的材料，A代表N型Ge.B代表P型Ge，C代表N型Si，D代表P型Si 2代表二極管，3代表三極管.

普通二極管的檢測(cè)

普通二極管（包括檢波二極管、整流二極管、阻尼二極管、開關(guān)二極管、續(xù)流二極管）是由一個(gè)PN結(jié)構(gòu)成的半導(dǎo)體器件，具有單向?qū)щ娞匦?。通過(guò)用萬(wàn)用表檢測(cè)其正、反向電阻值，可以判別出二極管的電極，還可估測(cè)出二極管是否損壞。

（1）極性的判別

將萬(wàn)用表置于R×100檔或R×1k檔，兩表筆分別接二極管的兩個(gè)電極，測(cè)出一個(gè)結(jié)果后，對(duì)調(diào)兩表筆，再測(cè)出一個(gè)結(jié)果。兩次測(cè)量的結(jié)果中，有一次測(cè)量出的阻值較大（為反向電阻），一次測(cè)量出的阻值較?。檎螂娮瑁?。在阻值較小的一次測(cè)量中，黑表筆接的是二極管的正極，紅表筆接的是二極管的負(fù)極。

（2）單負(fù)導(dǎo)電性能的檢測(cè)及好壞的判斷

通常，鍺材料二極管的正向電阻值為1kΩ左右，反向電阻值為300左右。硅材料二極管的電阻值為5kΩ左右，反向電阻值為（無(wú)窮大）。正向電阻越小越好，反向電阻越大越好。正、反向電阻值相差越懸殊，說(shuō)明二極管的單向?qū)щ娞匦栽胶谩?

若測(cè)得二極管的正、反向電阻值均接近0或阻值較小，則說(shuō)明該二極管內(nèi)部已擊穿短路或漏電損壞。若測(cè)得二極管的正、反向電阻值均為無(wú)窮大，則說(shuō)明該二極管已開路損壞。

（3）反向擊穿電壓的檢測(cè)

二極管反向擊穿電壓（耐壓值）可以用晶體管直流參數(shù)測(cè)試表測(cè)量。其方法是：測(cè)量二極管時(shí)，應(yīng)將測(cè)試表的“NPN/PNP”選擇鍵設(shè)置為NPN狀態(tài)，再將被測(cè)二極管的正極接測(cè)試表的“C”插孔內(nèi)，負(fù)極插入測(cè)試表的“e”插孔，然后按下“V（BR）”鍵，測(cè)試表即可指示出二極管的反向擊穿電壓值。

也可用兆歐表和萬(wàn)用表來(lái)測(cè)量二極管的反向擊穿電壓、測(cè)量時(shí)被測(cè)二極管的負(fù)極與兆歐表的正極相接，將二極管的正極與兆歐表的負(fù)極相連，同時(shí)用萬(wàn)用表（置于合適的直流電壓檔）監(jiān)測(cè)二極管兩端的電壓。如圖7所示，搖動(dòng)兆歐表手柄（應(yīng)由慢逐漸加快），待二極管兩端電壓穩(wěn)定而不再上升時(shí)，此電壓值即是二極管的反向擊穿電壓。