發布日期：2022-10-11 點擊率：2817 品牌：組態王_Kingview
將PN節用外殼包裝起來，并加上電極引線就構成了半導體二極管，簡稱二極管。下面將介紹二極管的結構，種類，主要參數及其應用。
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1.二極管的結構
二極管的幾種常見結構主要有點接觸型，面接觸型和平面型。詳情如下：
1）點接觸型二極管是由一根金屬絲經過特殊工藝與半導體表面相接，形成PN節。因而面積較小，不能通過較大的電流，但其節電容較小，一般在1pF以下，工作頻率可達100MHz以上，因此適用于高頻電路和小功率整流。
2）面接觸型二極管是采用合金工藝制成的。節面積大，能夠流過較大的電流，但其結電容大，因而只能在較低頻率下工作，一般僅作為整流管。
3）平面型二極管是采用擴散法制成的。結面積較大的可用于大功率整流，結面積小的可作為脈沖數字電路中的開關管。
2.二極管的導電特性
二極管最重要的特性就是單方向導電性。在電路中，電流只能從二極管的正極流入，負極流出。下面簡單地說明二極管的正向特性和反向特性。
1）正向特性
在電子電路中，將二極管的正極接在高電位端，負極接在低電位端，二極管就會導通，這種連接方式，稱為正向偏置。必須說明，當加在二極管兩端的正向電壓很小時，二極管仍然不能導通，流過二極管的正向電流十分微弱。只有當正向電壓達到某一數值（這一數值稱為“門檻電壓”，鍺管約為0.2V，硅管約為0.6V）以后，二極管才能直正導通。導通后二極管兩端的電壓基本上保持不變（鍺管約為0.3V，硅管約為0.7V），稱為二極管的“正向壓降”。
2）反向特性
在電子電路中，二極管的正極接在低電位端，負極接在高電位端，此時二極管中幾乎沒有電流流過，此時二極管處于截止狀態，這種連接方式，稱為反向偏置。二極管處于反向偏置時，仍然會有微弱的反向電流流過二極管，稱為漏電流。當二極管兩端的反向電壓增大到某一數值，反向電流會急劇增大，二極管將失去單方向導電特性，這種狀態稱為二極管的擊穿。
3. 二極管的主要參數及選型
二極管的參數表征了二極管性能的好壞及適用范圍。下面將簡單介紹普通二極管的主要參數。
1)反向擊穿電壓UBR
二極管反向擊穿時的電壓值。擊穿時反向電流劇增，二極管的單向導電性被破壞，甚至過熱而燒壞。
2)前向電壓Vf（Forward Voltage）
3) IF（AV） (AverageRectified Forward Current)
最大正向工作電流。是指二極管長期連續工作時允許通過的最大正向電流值。因為電流通過管子時會使管芯發熱，溫度上升，溫度超過容許限度（硅管為140左右，鍺管為90左右）時，就會使管芯過熱而損壞。所以，二極管使用中不要超過二極管額定正向工作電流值。
3)反向電流 IR (Reverse Leakage)
反向漏電流指二極管加反向峰值工作電壓時的反向電流。反向電流大，說明管子的單向導電性差，因此反向電流越小越好。反向電流受溫度的影響，溫度越高反向電流越大。硅管的反向電流較小，鍺管的反向電流要比硅管大幾十到幾百倍。值得注意的是反向漏電流與溫度有著密切的關系，大約溫度每升高10，反向電流增大一倍。例如2AP1型鍺二極管，在25時反向電流若為250uA，溫度升高到35，反向電流將上升到500uA，依此類推，在75時，它的反向漏電流已達8mA，不僅失去了單方向導電特性，還會使管子過熱而損壞。又如，2CP10型硅二極管，25時反向電流僅為5uA，溫度升高到75時，反向電流也不過160uA。故硅二極管比鍺二極管在高溫下具有較好的穩定性。
4) 微變電阻 rD
如圖2-1-1-2所示，rD是二極管特性曲線上工作點Q 附近電壓的變化與電流的變化之比：rD=△UD/△iD
顯然，rD是對Q附近的微小變化區域內的電阻。
5) 二極管的極間電容
二極管的兩極之間有電容，此電容由兩部分組成：勢壘電容CB和擴散電容CD。
勢壘電容：勢壘區是積累空間電荷的區域，當電壓變化時，就會引起積累在勢壘區的空間電荷的變化，這樣所表現出的電容是勢壘電容。
擴散電容：為了形成正向電流（擴散電流），注入P 區的少子（電子）在P 區有濃度差，越靠近PN結濃度越大，即在P 區有電子的積累。同理，在N區有空穴的積累。正向電流大，積累的電荷多。這樣所產生的電容就是擴散電容CD。
CB在正向和反向偏置時均不能忽略。而反向偏置時，由于載流子數目很少，擴散電容可忽略。
4. 二極管的應用
二極管的應用及其廣泛，下面例舉幾種常用的應用電路。
1)直流穩壓電路
二極管簡易穩壓電路中主要利用二極管的管壓降基本不變特性。二極管的管壓降特性：二極管導通后其管壓降基本不變，對硅二極管而言這一管壓降是0.6V左右，對鍺二極管而言是0.2V左右。上圖所示是由普通3只二極管構成的簡易直流穩壓電路。電路中的VD1、VD2和VD3是普通二極管，它們串聯起來后構成一個簡易直流電壓穩壓電路。圖2-1-1-3.
2)溫度補償電路
PN結導通后的壓降基本不變，但不是不變，PN結兩端的壓降隨溫度升高而略有下降，溫度愈高其下降的量愈多，當然PN結兩端電壓下降量的絕對值對于0.6V而言相當小，利用這一特性可以構成溫度補償電路。上圖所示是利用二極管溫度特性構成的溫度補償電路。圖2-1-1-4.
3)控制電路
二極管導通之后，它的正向電阻大小隨電流大小變化而有微小改變，正向電流愈大，正向電阻愈小；反之則大。利用二極管正向電流與正向電阻之間的特性，可以構成一些自動控制電路。如圖9-43所示是一種由二極管構成的自動控制電路，又稱ALC電路（自動電平控制電路），它在磁性錄音設備中(如卡座）的錄音電路中經常應用。圖2-1-1-5。
4)限幅電路
二極管最基本的工作狀態是導通和截止兩種，利用這一特性可以構成限幅電路。所謂限幅電路就是限制電路中某一點的信號幅度大小，讓信號幅度大到一定程度時，不讓信號的幅度再增大，當信號的幅度沒有達到限制的幅度時，限幅電路不工作，具有這種功能的電路稱為限幅電路，利用二極管來完成這一功能的電路稱為二極管限幅電路。圖2-1-1-6所示是二極管限幅電路。在電路中，A1是集成電路（一種常用元器件），VT1和VT2是三極管（一種常用元器件），R1和R2是電阻器，VD1～VD6是二極管。
5)開關電路
開關二極管同普通的二極管一樣，也是一個PN結的結構，不同之處是要求這種二極管的開關特性要好。當給開關二極管加上正向電壓時，二極管處于導通狀態，相當于開關的通態；當給開關二極管加上反向電壓時，二極管處于截止狀態，相當于開關的斷態。二極管的導通和截止狀態完成開與關功能。開關二極管就是利用這種特性，且通過制造工藝，開關特性更好，即開關速度更快，PN結的結電容更小，導通時的內阻更小，截止時的電阻很大。圖2-1-1-7。
6)檢波電路
圖所示是二極管檢波電路。電路中的VD1是檢波二極管，C1是高頻濾波電容，R1是檢波電路的負載電阻，C2是耦合電容。圖2-1-1-8。
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