35二极管 351二极管基本结构及符号 图324为二根管基本结构和符 号. N结是构成各种半导体器件的 基侣。采用特定的携杂资工艺，使 正便阳极 笔极径)】 一块半导体的两边分别移成P型半导 0 体和N型半导体，它们的交界面就形 成了PW结.结具有单向导电性：当 图34二极管基木结构和条符号 PW结上加正向电压时（即P滑电位高于N漏电位），这时，N结电阻很低，正向电流 较大，N笛处于导通秋态：当如反向电压时〔即P电位低于N滨电位)，这时，W 结电阻限高，反向电流径小，、结处于藏止状态。 352二及管符性及主要参逝 半导体品体管是最基本的电子器件。它是故大电路必不可少的器件，也是其他电子 器牛知集成电路)的基础， 1.半导体的E本特性 常用的半导体材料有硅、钻、硒、仰化嫁以及金属氧化物和破化物等，其主要特性 如下。 (1)热板特性 半导体的电阻中隐温度变化会发生明显地改使。 (2)光收特性 半导体的电阻中对光的变化引分嫩透。有光照州，电 阻卓很小：无光照，电阴率很大。 (3)惨杂特性 在纯净的半导体中，只要携入极微量的其他元素，常 会使它的导电能力发生极大的变化。半导体品体管实际上 图325罐二餐背物代安补性向城 都是掺杂才表现出不同的特性、具备某种特质的。 2.二极管伏安特性 品体二极管的特性可以用伏安特性曲线表示。鲁通硅二极管的伏安特性图325所 示，它反眼的是流过二级管的电渝随外如电压变化的规律。由图可以看出：当所知电压 在零值附近别，二极管中流过的电流为零。当止偏电压为05V左右刷，电流开给出观： 电压丙增大封，电流明是增大：当电压超过0.7V时，正向电淄便聪刷增大。这个05V 左右的正偏电压伯称为什二极管的死区电压或阀值电乐饼二极管的死区电乐为02V左 右)，如在二极管上的正偏电乐一定要大于此值管子才会异通。而Q.7V左右的正偏电压 值称为硅二极管的正向正降，一般硅管的正向压降为06-08V,记管的正向压降为D2一 04V。若在脊通二极管上如反偏电压，反向电流随电压增大而略微增加或不增加。但当 反侧电压增大到一定值时，反向电瓷突然刷赠，此时的结被击穿，这个电压称做反 向击穿电压。当反向电压小于反向击穿电压值时，反向电流始终很微小。 100
100 3.5 二极管 3.5.1 二极管基本结构及符号 图 3.24 为二极管基本结构和符 号。 PN 结是构成各种半导体器件的 基础。采用特定的掺杂制造工艺，使 一块半导体的两边分别形成 P 型半导 体和 N 型半导体， 它们的交界面就形 成了 PN 结。PN 结具有单向导电性：当 PN 结上加正向电压时（即 P 端电位高于 N 端电位），这时，PN 结电阻很低，正向电流 较大，PN 结处于导通状态；当加反向电压时（即 P 端电位低于 N 端电位），这时，PN 结电阻很高，反向电流很小，PN 结处于截止状态。 3.5.2 二极管特性及主要参数 半导体晶体管是最基本的电子器件，它是放大电路必不可少的器件，也是其他电子 器件(如集成电路)的基础。 1．半导体的基本特性 常用的半导体材料有硅、锗、硒、砷化镓以及金属氧化物和硫化物等，其主要特性 如下。 （1）热敏特性 半导体的电阻率随温度变化会发生明显地改变。 （2）光敏特性 半导体的电阻率对光的变化十分敏感。有光照时，电 阻率很小；无光照时，电阻率很大。 （3）掺杂特性 在纯净的半导体中，只要掺入极微量的其他元素，就 会使它的导电能力发生极大的变化。半导体晶体管实际上 都是掺杂才表现出不同的特性、具备某种特质的。 2．二极管伏安特性 晶体二极管的特性可以用伏安特性曲线表示。 普通硅二极管的伏安特性如图 3.25 所 示，它反映的是流过二极管的电流随外加电压变化的规律。由图可以看出：当所加电压 在零值附近时，二极管中流过的电流为零。当正偏电压为 0.5V 左右时，电流开始出现； 电压再增大时，电流明显增大；当电压超过 0.7V 时，正向电流便急剧增大。这个 0.5V 左右的正偏电压值称为硅二极管的死区电压或阈值电压(锗二极管的死区电压为 0.2V 左 右)，加在二极管上的正偏电压一定要大于此值管子才会导通。而 0.7V 左右的正偏电压 值称为硅二极管的正向压降， 一般硅管的正向压降为 0.6～0.8V， 锗管的正向压降为 0.2～ 0.4V。若在普通二极管上加反偏电压，反向电流随电压增大而略微增加或不增加。但当 反偏电压增大到一定值时，反向电流突然剧增，此时的 PN 结被击穿，这个电压称做反 向击穿电压。当反向电压小于反向击穿电压值时，反向电流始终很微小。 图 3.24 二极管基本结构和条符号 图 3.25
3.普通极管的主要参数 (I)最大整流电流 按及相 肉接触型二根管 它指二极管长期连续工 工艺分 点接触童二板管 作时允许通过的最大正向电洗 促压销 饰二整管 值。电流流过二校管时要发热， 材科分 酵二景管 电流过大二极管就会因过热而 柏被二轻管 烧设。使用二极管时要注意最 尊液二是世 升关二做修 大电流不得超过I剩值，大电 花二极管 流整流二极管使用时要装散 变存二餐修 热片 镜压二极管 数用逢及功能分 夏内二极管 (2)最大反向电止mM 车体二程管分卖 飞历某程三餐管 它指二极管在工作中能 泵蒂做二校骨 承受的最大反向电压值.U 允植三极修 私收三妆管 一般小于反向击穿电压，而且 五做二板管 选用管子时应以UgwM为准并 磁量二板管 发光二极管 留有余量。过电压很容易引起 电瓜压扫制二极骨 管了的损坏，使用中定要保 整南材核二板竹 证不超过最大反向工作电压。 安计核形式分 念风州核二板竹 (3)反向饱和电流5 刻料材整二极管 它指二极管未击穿时的 纤氧树州装二做竹 反向电流值。s在反向击穿前 图3站平导体二餐每的分类 大致不变，通常在室温下硅管 的上值为几个微安，储管的s值为几十至几百微安。该值越小，说明二极管的单向导电 性基好。s会随温度的升高而加大 (4)最高工作频率 它指二极管能保持良好工作特性的最高工作類率。典型的2AP系列二极管 <150MHz,而2CP系列50k. 3.53二极管分类与命名方法 国产二极管的型号命名规定由五部分组成，即： 第五部分，规格 第四部分，产品序号 第三邵分，任子类型 管 塘二都分，材料及极性 稳压行 A 镜N型 第一配分，用2表示，为二极管 B P型 流堆 卧N D 酰P型 各种二极管的分类如图326所示. 101
101 3．普通二极管的主要参数 (1)最大整流电流 IOM 它指二极管长期连续工 作时允许通过的最大正向电流 值。 电流流过二极管时要发热， 电流过大二极管就会因过热而 烧毁。使用二极管时要注意最 大电流不得超过 IOM 值，大电 流整流二极管使用时要加装散 热片。 (2)最大反向电压 URWM 它指二极管在工作中能 承受的最大反向电压值。URWM 一般小于反向击穿电压，而且 选用管子时应以 URWM 为准并 留有余量。过电压很容易引起 管子的损坏，使用中一定要保 证不超过最大反向工作电压。 (3)反向饱和电流 Is 它指二极管未击穿时的 反向电流值。Is 在反向击穿前 大致不变，通常在室温下硅管 的 Is 值为几个微安，锗管的 Is 值为几十至几百微安。该值越小，说明二极管的单向导电 性越好。IS 会随温度的升高而加大。 (4)最高工作频率 fM 它指二极管能保持良好工作特性的最高工作频率。典型的 2AP 系列二极管 fM <150MHz，而 2CP 系列 fM<50kHz。 3.5.3 二极管分类与命名方法 各种二极管的分类如图 3.26 所示。 图 3.26
3.54各类二极管外形及符号 各类二极管的外形及符号如图327-339所示 束第售秀 e d) 型封二变管 r) a h) 网328常见半导体二侵售的外形 图327常用二极管电路符号 》巷通二楼管b)稳压二级骨)发尤二及开 )变容二极管}光电二极管)单姑品式 二级管g)隧道二极什h!雪前二极 发无慎长 发光 《A》 银色 ED 6500-？00 行 5e0-6500 程 5元0-u500 黄 400-5100 泰 4600-…405 青 4200-4603 符号 《G)形 33004302 多 3四单色发光二授管的电路，外形及液长与候色的关系 (e)波长与佩色的关系 料切平面 可2 T想 负极较大 正极校小 爱光窗口 小 图3.30红外发光二极帝外形图33引红外接收二极管外形图332双林极二极管（单结品体管）外形 102
102 3.5.4 各类二极管外形及符号 各类二极管的外形及符号如图 3.27～3.39 所示。 图 3.28 图 3.27 图 3.29 单色发光二极管的电路、外形及波长与颜色的关系 （c）波长与颜色的关系 图 3.30 红外发光二极管外形 图 3.31 红外接收二极管外形 图 3.32 双基极二极管（单结晶体管）外形
0 MUR MUR C20-04 C92一G0G 1630M 3狗0T a】单第 6)共阴对增 c)共阳对管 《d共阴对香 图33四种快族复，超快族复二耍膏外形及内部结构图 ) 外形 (6电降符号 周6 及方相 图3.34闪标发光二极管外形 3外 (h1电薛汗号 及电路符号 街335变色二极管外形及符号 第二基极 QH: 发射极 P 第一轻 《a)电路符号 )内部站构 0)等发电路 图3站双薰级二投管的电烙符号，内解结构和等教电略 1U3
103 图 3.33 图 3.35 变色二极管外形及符号 图 3.34 闪烁发光二极管外形 及电路符号 图 3.36
(姑构 (6)电路符号 (@)等效电路 (d)快安特性 图337和向触发二极管的结构、电路符号、等效电路及伏安将性 本 a外形 (6电帘符号 图33器稳压二极管的外形和电略符号 a》1N4001-1N0G (b)1N5311N5U9 (c)TN540-NG08 阁3州N系列塑封硅整流二极管的外形 3.55二极管典型应用 极管的应用范围很”，主要都是利用它的单向导电性。它可用于整流、检被、限幅、 元件保护（如续流二极管）以及在数字电路中作为开关元件等。 二极管应用一：如图340所示，图3.40(a》中R和C构成一微分电路。当输入电 压的时，其拾出被形见图3.40(b)所示. 在0期间，电容器很快被充电，其上电压为山，校性如图中所示。这时o为零， 为一正尖脉冲。 在一k期间，的在瞬间由0下降判零，在群间又由零上升到在群间， 电容器经R和及R1分两路放电，二极管D导通，和队均为负尖脉冲。在瞬间，M1 104
104 3.5.5 二极管典型应用 二极管的应用范围很广， 主要都是利用它的单向导电性。 它可用于整流、 检波、 限幅、 元件保护（如续流二极管）以及在数字电路中作为开关元件等。 二极管应用一：如图 3.40 所示，图 3.40（a）中 R 和 C 构成一微分电路。当输入电 压 uI时，其输出波形见图 3.40（b）所示。 在 0～t1期间，电容器很快被充电，其上电压为 U，极性如图中所示。这时 uO 为零， uR为一正尖脉冲。 在 t1～t2期间，uI在 t1瞬间由 U 下降到零，在 t2瞬间又由零上升到 U。在 t1瞬间， 电容器经 R 和及 RL 分两路放电，二极管 D 导通，uR和 uo均为负尖脉冲。在 t2瞬间，u I 图 3.38 图 3.37 图 3.39
只经过R对电容器充电，血为一正尖球冲：这时二极管截止，o为零。输出电压的 波形如图340(b》所示. 在这里，二极管起检波作用，除去正尖球冲。 二极管应用二：如图341所示二极管组成的“或”门电路。下面分析输出蹭y的电 位￥：输出端只要有一个高电位，输出端就为高电位。例灯，当A端电位比B、C镯 电位高时，D优先导通。如果二极管的正向：降是0.3 V,则y-27V。当Da导通后，D、De上加的是反向电 压，因而截止。 在这里，D起钳位作用，把Y猎的电位钳任在+2.7V: De,D起隔离作用，输入端B、C和翰出嘴Y需离开 DA D D Co 6-U 12V (b) (a) (b) 图3.40二楼修用于位被 图34引二极管用于世位和察离 来 二极管应用三：加图3.2所示，二校管VD正端向者三极管，并联在鞋电器的线國 上，掉电时，张电器线脑会产生较高的感应电动势，并由比产生较大的感生电流，通过 二极管可以使感生电流自身形成回路，从而避免冲击三极管。 这里，二极管起到线流作用 二极管应用四：如离343所示为整流电路。 利用二极管的单向导电性可以把方 向交替变化的交流电变换成单一方向的脉冲直流电。 这里，二极管起整流作用。 二极管应用五：利用稳压二极管可以构成简单 +12V 的稳压电路，如图344所示， 这里，二极管起稳压作用： 二极管应用六：二极管正向导通后，它的正向 片 压降基本保持不变硅管为0.7V,铭管为0.3V): 如图3.45所示，二极管在电路中可以起信号幅度限 在一定的范国内。可以构成双向限幅电路。 这甲，二极管起限幅作用。 ,32二极管用于续篇 105
105 只经过 R 对电容器充电，uR为一正尖脉冲；这时二极管截止，uO 为零。输出电压 uO 的 波形如图 3.40（b）所示。 在这里，二极管起检波作用，除去正尖脉冲。 二极管应用二：如图 3.41 所示二极管组成的“或”门电路，下面分析输出端 y 的电 位 VY ：输出端只要有一个高电位，输出端就为高电位。例如，当 A 端电位比 B、C 端 电位高时， DA 优先导通。如果二极管的正向压降是 0．3 V，则 VY＝2.7V。当 DA 导通后，DB、DC上加的是反向电 压，因而截止。 在这里，DA 起钳位作用， 把 Y 端的电位钳住在+2.7V； DB、DC起隔离作用，把输入端 B、C 和输出端 Y 隔离开 来 二极管应用三：如图 3.42 所示，二极管 VD 正端向着三极管，并联在继电器的线圈 上，掉电时，继电器线圈会产生较高的感应电动势，并由此产生较大的感生电流，通过 二极管可以使感生电流自身形成回路，从而避免冲击三极管。 这里，二极管起到续流作用。 二极管应用四：如图 3.43 所示为整流电路， 利用二极管的单向导电性可以把方 向交替变化的交流电变换成单一方向的脉冲直流电。 这里，二极管起整流作用。 二极管应用五：利用稳压二极管可以构成简单 的稳压电路，如图 3.44 所示。 这里，二极管起稳压作用。 二极管应用六：二极管正向导通后，它的正向 压降基本保持不变(硅管为 0．7V，锗管为 0．3V)。 如图 3.45 所示， 二极管在电路中可以把信号幅度限 制在一定的范围内，可以构成双向限幅电路。 这里，二极管起限幅作用。 图 3.40 二极管用于检波 （a） （b） 图 3.41 二极管用于钳位和隔离 图 3.42 二极管用于续流
b)形 附344稳压电路 图343半波整流电路及波形 见亮 和的相 图35双向限w电路 3.56普通二极管检测 根据品体二极管正反向电阻相差很大的特点，可用指针式万用表的做湖挡测量判别 其引脚，测量时用R×00或R×1k挡对于面接型的大电蔬整流管可用R×I或RX0 挡)。指针万用表黑表笔接的是电源正极，红表笔接的是电源负侵。足黑表笔与红表笔分 别接二极管的一一个电极，测出电阳值，然后对诗两表笔再测一次电阳值。若二极管是好 的，则测得阻值为小值时，表笔接的为二极管的正极，红表笔接的是二极管的负极。 品体二极管的质量也可用万用表的微蝎挡做简单相珞测量。良好的二极管正、反向 电阳相差很大。若正、反向电阴都很大，。说明二极管已开路失效：若正、反向电阻都很 小，说明二极管已短路火效。需要注意的是由于二极管是非线性元件，用不同量程的欧 姆挡测量时，测出的阻值是不同的。 如果不知道被测二极管是硅管还是话管，可用一节干电池(15V),在它的一端中接 一个约1k0左右的电阻，并与二极管相接，使二极管正向导通。再用万用表测量二极管 两霸的管压降，如管压降为0.6一0.8V即为硅管，如管压降为02一0.4V即为储管。 106
106 3.5.6 普通二极管检测 根据晶体二极管正反向电阻相差很大的特点，可用指针式万用表的欧姆挡测量判别 其引脚。测量时用 R×l00 或 R×l k 挡(对于面接触型的大电流整流管可用 R×l 或 R×l0 挡)。指针万用表黑表笔接的是电源正极，红表笔接的是电源负极。把黑表笔与红表笔分 别接二极管的一个电极，测出电阻值，然后对调两表笔再测一次电阻值。若二极管是好 的，则测得阻值为小值时，黑表笔接的为二极管的正极，红表笔接的是二极管的负极。 晶体二极管的质量也可用万用表的欧姆挡做简单粗略测量。良好的二极管正、反向 电阻相差很大。若正、反向电阻都很大，说明二极管已开路失效；若正、反向电阻都很 小，说明二极管已短路失效。需要注意的是由于二极管是非线性元件，用不同量程的欧 姆挡测量时，测出的阻值是不同的。 如果不知道被测二极管是硅管还是锗管，可用一节干电池(1.5V)，在它的一端串接 一个约 1kΩ左右的电阻，并与二极管相接，使二极管正向导通。再用万用表测量二极管 两端的管压降，如管压降为 0.6～0.8V 即为硅管，如管压降为 0.2～0.4V 即为锗管。 图 3.43 图 3.44 图 3.45