發布日期：2022-10-09 點擊率：143
二極管由管芯、管殼和兩個電極構成。管芯就是一個PN結，在PN結的兩端各引出一個引線，并用塑料、玻璃或金屬材料作為封裝外殼，就構成了晶體二極管，如下圖所示。P區的引出的電極稱為正極或陽極，N區的引出的電極稱為負極或陰極。
二極管的伏安特性
半導體二極管的核心是PN結，它的特性就是PN結的特性——單向導電性。常利用伏安特性曲線來形象地描述二極管的單向導電性。
若以電壓為橫坐標，電流為縱坐標，用作圖法把電壓、電流的對應值用平滑的曲線連接起來，就構成二極管的伏安特性曲線，如下圖所示（圖中虛線為鍺管的伏安特性，實線為硅管的伏安特性）。
下面對二極管伏安特性曲線加以說明：
1.正向特性
二極管兩端加正向電壓時，就產生正向電流，當正向電壓較小時，正向電流極小（幾乎為零），這一部分稱為死區，相應的A（A′）點的電壓稱為死區電壓或門檻電壓（也稱閾值電壓），硅管約為0.5V，鍺管約為0.1V，如圖中OA（OA′）段。
當正向電壓超過門檻電壓時，正向電流就會急劇地增大，二極管呈現很小電阻而處于導通狀態。這時硅管的正向導通壓降約為0.6~0.7V，鍺管約為0.2~0.3V，如圖中AB（A′B′）段。
二極管正向導通時，要特別注意它的正向電流不能超過最大值，否則將燒壞PN結。
2.反向特性
二極管兩端加上反向電壓時，在開始很大范圍內，二極管相當于非常大的電阻，反向電流很小，且不隨反向電壓而變化。此時的電流稱之為反向飽和電流IR，見圖中OC（OC′）段。
3.反向擊穿特性
二極管反向電壓加到一定數值時，反向電流急劇增大，這種現象稱為反向擊穿。此時對應的電壓稱為反向擊穿電壓，用UBR表示，如圖1.11中CD（C′D′）段。
4.溫度對特性的影響
由于二極管的核心是一個PN結，它的導電性能與溫度有關，溫度升高時二極管正向特性曲線向左移動，正向壓降減小;反向特性曲線向下移動，反向電流增大。
二極管的分類
一、按半導體材料分類
二極管按其使用的材料可分為鍺（Ge）二極管、硅（Si）二極管、砷化鎵（GaAs）二極管、磷化鎵（GaP）二極管等。
二、按封裝形式分類
二極管按其封裝形式可分為塑料二極管、玻璃二極管、金屬二極管、片狀二極管、無引線圓柱形二極管。
三、按結構分類
半導體二極管主要是依靠PN結而工作的。與PN結不可分割的點接觸型和肖特基型，也被列入一般的二極管的范圍內。包括這兩種型號在內，根據PN結構造面的特點，把晶體二極管分類如下：
1、點接觸型二極管
點接觸型二極管是在鍺或硅材料的單晶片上壓觸一根金屬針后，再通過電流法而形成的。因此，其PN結的靜電容量小，適用于高頻電路。但是，與面結型相比較，點接觸型二極管正向特性和反向特性都差，因此，不能使用于大電流和整流。因為構造簡單，所以價格便宜。對于小信號的檢波、整流、調制、混頻和限幅等一般用途而言，它是應用范圍較廣的類型。
2、鍵型二極管
鍵型二極管是在鍺或硅的單晶片上熔接或銀的細絲而形成的。其特性介于點接觸型二極管和合金型二極管之間。與點接觸型相比較，雖然鍵型二極管的PN結電容量稍有增加，但正向特性特別優良。多作開關用，有時也被應用于檢波和電源整流（不大于50mA）。在鍵型二極管中，熔接金絲的二極管有時被稱金鍵型，熔接銀絲的二極管有時被稱為銀鍵型。
3、合金型二極管
在N型鍺或硅的單晶片上，通過合金銦、鋁等金屬的方法制作PN結而形成的。正向電壓降小，適于大電流整流。因其PN結反向時靜電容量大，所以不適于高頻檢波和高頻整流。
4、擴散型二極管
在高溫的P型雜質氣體中，加熱N型鍺或硅的單晶片，使單晶片表面的一部變成P型，以此法PN結。因PN結正向電壓降小，適用于大電流整流。最近，使用大電流整流器的主流已由硅合金型轉移到硅擴散型。
5、臺面型二極管
PN結的制作方法雖然與擴散型相同，但是，只保留PN結及其必要的部分，把不必要的部分用藥品腐蝕掉。其剩余的部分便呈現出臺面形，因而得名。初期生產的臺面型，是對半導體材料使用擴散法而制成的。因此，又把這種臺面型稱為擴散臺面型。對于這一類型來說，似乎大電流整流用的產品型號很少，而小電流開關用的產品型號卻很多。
6、平面型二極管
在半導體單晶片（主要地是N型硅單晶片）上，擴散P型雜質，利用硅片表面氧化膜的屏蔽作用，在N型硅單晶片上僅選擇性地擴散一部分而形成的PN結。因此，不需要為調整PN結面積的藥品腐蝕作用。由于半導體表面被制作得平整，故而得名。并且，PN結合的表面，因被氧化膜覆蓋，所以公認為是穩定性好和壽命長的類型。最初，對于被使用的半導體材料是采用外延法形成的，故又把平面型稱為外延平面型。對平面型二極管而言，似乎使用于大電流整流用的型號很少，而作小電流開關用的型號則很多。
7、合金擴散型二極管
它是合金型的一種。合金材料是容易被擴散的材料。把難以制作的材料通過巧妙地摻配雜質，就能與合金一起過擴散，以便在已經形成的PN結中獲得雜質的恰當的濃度分布。此法適用于制造高靈敏度的變容二極管。
8、外延型二極管
用外延面長的過程制造PN結而形成的二極管。制造時需要非常高超的技術。因能隨意地控制雜質的不同濃度的分布，故適宜于制造高靈敏度的變容二極管。
9、肖特基二極管
基本原理是：在金屬（例如鉛）和半導體（N型硅片）的接觸面上，用已形成的肖特基來阻擋反向電壓。肖特基與PN結的整流作用原理有根本性的差異。其耐壓程度只有40V左右。其特長是：開關速度非常快：反向恢復時間trr特別地短。因此，能制作開關二極和低壓大電流整流二極管。
四、按用途分類
1、檢波用二極管
檢波主要是將高頻信號中的低頻信號檢出，這一作用經常用于收音機中。
就原理而言，從輸入信號中取出調制信號是檢波，以整流電流的大小（100mA）作為界線通常把輸出電流小于100mA的叫檢波。鍺材料點接觸型、工作頻率可達400MHz，正向壓降小，結電容小，檢波效率高，頻率特性好，為2AP型。類似點觸型那樣檢波用的二極管，除用于檢波外，還能夠用于限幅、削波、調制、混頻、開關等電路。也有為調頻檢波專用的特性一致性好的兩只二極管組合件。
2、整流用二極管
由于二極管具有單向導電性，因此可將方向交替變換的交流電轉換為單一方向的脈沖直流電，完成整流的功能。
就原理而言，從輸入交流中得到輸出的直流是整流。以整流電流的大小（100mA）作為界線通常把輸出電流大于100mA的叫整流。面結型，工作頻率小于KHz，最高反向電壓從25伏至3000伏分A～X共22檔。分類如下：①硅半導體整流二極管2CZ型、②硅橋式整流器QL型、③用于電視機高壓硅堆工作頻率近100KHz的2CLG型。
3、限幅用二極管
由于在二極管兩端加正向電壓使其導通后，其正向壓降基本保持不變，因此其在電路中可以作為限幅元件，將信號的幅度限制在一定的范圍內。
大多數二極管能作為限幅使用。也有象保護儀表用和高頻齊納管那樣的專用限幅二極管。為了使這些二極管具有特別強的限制尖銳振幅的作用，通常使用硅材料制造的二極管。也有這樣的組件出售：依據限制電壓需要，把若干個必要的整流二極管串聯起來形成一個整體。
4、調制用二極管
通常指的是環形調制專用的二極管。就是正向特性一致性好的四個二極管的組合件。即使其它變容二極管也有調制用途，但它們通常是直接作為調頻用。
5、混頻用二極管
使用二極管混頻方式時，在500～10，000Hz的頻率范圍內，多采用肖特基型和點接觸型二極管。
6、放大用二極管
用二極管放大，大致有依靠隧道二極管和體效應二極管那樣的負阻性器件的放大，以及用變容二極管的參量放大。因此，放大用二極管通常是指隧道二極管、體效應二極管和變容二極管。
7、開關用二極管
由于二極管具有單向導電性，在正向電壓作用下電阻很小，相當于通路，類似于開關打開狀態;而在反向電壓作用下電阻很大，相當于斷路，類似于開關閉合狀態。二極管具有的這種開關特性，使得其可以組成各種邏輯電路。
有在小電流下（10mA程度）使用的邏輯運算和在數百毫安下使用的磁芯激勵用開關二極管。小電流的開關二極管通常有點接觸型和鍵型等二極管，也有在高溫下還可能工作的硅擴散型、臺面型和平面型二極管。開關二極管的特長是開關速度快。而肖特基型二極管的開關時間特短，因而是理想的開關二極管。2AK型點接觸為中速開關電路用；2CK型平面接觸為高速開關電路用；用于開關、限幅、鉗位或檢波等電路；肖特基（SBD）硅大電流開關，正向壓降小，速度快、效率高。
8、變容二極管
可以通過對其施加反向電壓來改變其PN結的靜電容量，從而達到變容的功能，經常于電視機高頻頭的頻道轉換和調諧電路。
用于自動頻率控制（AFC）和調諧用的小功率二極管稱變容二極管。日本廠商方面也有其它許多叫法。通過施加反向電壓， 使其PN結的靜電容量發生變化。因此，被使用于自動頻率控制、掃描振蕩、調頻和調諧等用途。通常，雖然是采用硅的擴散型二極管，但是也可采用合金擴散型、外延結合型、雙重擴散型等特殊制作的二極管，因為這些二極管對于電壓而言，其靜電容量的變化率特別大。結電容隨反向電壓VR變化，取代可變電容，用作調諧回路、振蕩電路、鎖相環路，常用于電視機高頻頭的頻道轉換和調諧電路，多以硅材料制作。
9、頻率倍增用二極管
對二極管的頻率倍增作用而言，有依靠變容二極管的頻率倍增和依靠階躍（即急變）二極管的頻率倍增。頻率倍增用的變容二極管稱為可變電抗器，可變電抗器雖然和自動頻率控制用的變容二極管的工作原理相同，但電抗器的構造卻能承受大功率。階躍二極管又被稱為階躍恢復二極管，從導通切換到關閉時的反向恢復時間trr短，因此，其特長是急速地變成關閉的轉移時間顯著地短。如果對階躍二極管施加正弦波，那么，因tt（轉移時間）短，所以輸出波形急驟地被夾斷，故能產生很多高頻諧波。
10、穩壓二極管
穩壓二極管是一種工作于反向擊穿狀態的面結型硅二極管，在穩壓電路中串入限流電阻，限制穩壓二極管擊穿后電流值，使得其擊穿狀態可以一直保持下去。
是代替穩壓電子二極管的產品。被制作成為硅的擴散型或合金型。是反向擊穿特性曲線急驟變化的二極管。作為控制電壓和標準電壓使用而制作的。二極管工作時的端電壓（又稱齊納電壓）從3V左右到150V，按每隔10%，能劃分成許多等級。在功率方面，也有從200mW至100W以上的產品。工作在反向擊穿狀態，硅材料制作，動態電阻RZ很小，一般為2CW型；將兩個互補二極管反向串接以減少溫度系數則為2DW型。
11、PIN型二極管（PIN Diode）
這是在P區和N區之間夾一層本征半導體（或低濃度雜質的半導體）構造的晶體二極管。PIN中的I是“本征”意義的英文略語。當其工作頻率超過100MHz時，由于少數載流子的存貯效應和“本征”層中的渡越時間效應，其二極管失去整流作用而變成阻抗元件，并且，其阻抗值隨偏置電壓而改變。在零偏置或直流反向偏置時，“本征”區的阻抗很高；在直流正向偏置時，由于載流子注入“本征”區，而使“本征”區呈現出低阻抗狀態。因此，可以把PIN二極管作為可變阻抗元件使用。它常被應用于高頻開關（即微波開關）、移相、調制、限幅等電路中。
12、雪崩二極管 （Avalanche Diode）
它是在外加電壓作用下可以產生高頻振蕩的晶體管。產生高頻振蕩的工作原理是欒的：利用雪崩擊穿對晶體注入載流子，因載流子渡越晶片需要一定的時間，所以其電流滯后于電壓，出現延遲時間，若適當地控制渡越時間，那么，在電流和電壓關系上就會出現負阻效應，從而產生高頻振蕩。它常被應用于微波領域的振蕩電路中。
13、江崎二極管 （Tunnel Diode）
它是以隧道效應電流為主要電流分量的晶體二極管。其基底材料是砷化鎵和鍺。其P型區的N型區是高摻雜的（即高濃度雜質的）。隧道電流由這些簡并態半導體的量子力學效應所產生。發生隧道效應具備如下三個條件：①費米能級位于導帶和滿帶內；②空間電荷層寬度必須很窄（0.01微米以下）；簡并半導體P型區和N型區中的空穴和電子在同一能級上有交疊的可能性。江崎二極管為雙端子有源器件。其主要參數有峰谷電流比（IP／PV），其中，下標“P”代表“峰”；而下標“V”代表“谷”。江崎二極管可以被應用于低噪聲高頻放大器及高頻振蕩器中（其工作頻率可達毫米波段），也可以被應用于高速開關電路中。
14、快速關斷（階躍恢復）二極管 （Step Recovary Diode）
它也是一種具有PN結的二極管。其結構上的特點是：在PN結邊界處具有陡峭的雜質分布區，從而形成“自助電場”。由于PN結在正向偏壓下，以少數載流子導電，并在PN結附近具有電荷存貯效應，使其反向電流需要經歷一個“存貯時間”后才能降至最小值（反向飽和電流值）。階躍恢復二極管的“自助電場”縮短了存貯時間，使反向電流快速截止，并產生豐富的諧波分量。利用這些諧波分量可設計出梳狀頻譜發生電路。快速關斷（階躍恢復）二極管用于脈沖和高次諧波電路中。
15、肖特基二極管 （Schottky Barrier Diode）
它是具有肖特基特性的“金屬半導體結”的二極管。其正向起始電壓較低。其金屬層除材料外，還可以采用金、鉬、鎳、鈦等材料。其半導體材料采用硅或砷化鎵，多為N型半導體。這種器件是由多數載流子導電的，所以，其反向飽和電流較以少數載流子導電的PN結大得多。由于肖特基二極管中少數載流子的存貯效應甚微，所以其頻率響僅為RC時間常數限制，因而，它是高頻和快速開關的理想器件。其工作頻率可達100GHz。并且，MIS（金屬－絕緣體－半導體）肖特基二極管可以用來制作太陽能電池或發光二極管。
16、阻尼二極管
具有較高的反向工作電壓和峰值電流，正向壓降小，高頻高壓整流二極管，用在電視機行掃描電路作阻尼和升壓整流用。
17、瞬變電壓抑制二極管
TVP管，對電路進行快速過壓保護，分雙極型和單極型兩種，按峰值功率（500W－5000W）和電壓（8.2V～200V）分類。
18、雙基極二極管（單結晶體管）
兩個基極，一個發射極的三端負阻器件，用于張馳振蕩電路，定時電壓讀出電路中，它具有頻率易調、溫度穩定性好等優點。
19、發光二極管
用磷化鎵、磷砷化鎵材料制成，體積小，正向驅動發光。工作電壓低，工作電流小，發光均勻、壽命長、可發紅、黃、綠單色光。經常應用于VCD、DVD、計算器等顯示器上，例如電腦硬盤的指示燈、充電器的指示燈等都是發光二極管在生活中的應用。
20、硅功率開關二極管
硅功率開關二極管具有高速導通與截止的能力。它主要用于大功率開關或穩壓電路、直流變換器、高速電機調速及在驅動電路中作高頻整流及續流箝拉，具有恢復特性軟、過載能力強的優點、廣泛用于計算機、雷達電源、步進電機調速等方面。
21、旋轉二極管
主要用于無刷電機勵磁、也可作普通整流用。
五、根據特性分類
點接觸型二極管，按正向和反向特性分類如下：
1、一般用點接觸型二極管
這種二極管正如標題所說的那樣，通常被使用于檢波和整流電路中，是正向和反向特性既不特別好，也不特別壞的中間產品。如：SD34、SD46、1N34A等等屬于這一類。
2、高反向耐壓點接觸型二極管
是最大峰值反向電壓和最大直流反向電壓很高的產品。使用于高壓電路的檢波和整流。這種型號的二極管一般正向特性不太好或一般。在點接觸型鍺二極管中，有SD38、1N38A、OA81等等。這種鍺材料二極管，其耐壓受到限制。要求更高時有硅合金和擴散型。
3、高反向電阻點接觸型二極管
正向電壓特性和一般用二極管相同。雖然其反方向耐壓也是特別地高，但反向電流小，因此其特長是反向電阻高。使用于高輸入電阻的電路和高阻負荷電阻的電路中，就鍺材料高反向電阻型二極管而言，SD54、1N54A等等屬于這類二極管。
4、高傳導點接觸型二極管
它與高反向電阻型相反。其反向特性盡管很差，但使正向電阻變得足夠小。對高傳導點接觸型二極管而言，有SD56、1N56A等等。對高傳導鍵型二極管而言，能夠得到更優良的特性。這類二極管，在負荷電阻特別低的情況下，整流效率較高。
六、按工作頻率分類
二極管按工作頻率可分為高頻二極管和低頻二極管。
七、按電流容量分類
二極管按其電流容量可分為大功率二極管（電流為5A以上）、中功率二極管（電流在1-5A）和小功率二極管（電流在1A以下）。
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