二極管總結(jié)
一、二極管的基本知識
二極管內(nèi)部有個(gè)PN結(jié)，具有單向?qū)щ娦浴６O管的工作大致分為三種狀態(tài)：正向?qū)?、反向截止、反向擊穿?/div>
1、正向?qū)ǎ寒?dāng)二極管兩端加正向電壓時(shí)，當(dāng)電壓很小時(shí)，不足以克服PN結(jié)內(nèi)部電場，二極管處于截止?fàn)顟B(tài)，這個(gè)電壓范圍成為二極管的正向死區(qū)。當(dāng)電壓達(dá)到一定值（這個(gè)值稱為二極管的正向?qū)妷?，一般硅管為，鍺管為）二極管導(dǎo)通。當(dāng)二極管導(dǎo)通后，它兩端的壓降處于穩(wěn)定狀態(tài)。
2、反向截止：當(dāng)二極管兩端加反向電壓且不超過一定值（該值為二極管的反向擊穿電壓，后邊做詳細(xì)介紹）時(shí)，通過二極管的電流是少數(shù)載流子的漂移運(yùn)動形成的反向電流，該電流很小，可以認(rèn)為此時(shí)管子是截止?fàn)顟B(tài)。這一特性說明二極管的單向?qū)щ娦浴?/div>
3、反向擊穿：當(dāng)二極管兩端所加反向電壓達(dá)到一定值（即反向擊穿電壓）時(shí)，反向電流會突然增大，這稱為電擊穿（反向擊穿按機(jī)理可以分為齊納擊穿和雪崩擊穿）。被擊穿的二極管會失去單向?qū)щ娦?，因此在使用二極管時(shí)應(yīng)避免反向電壓過大，二極管的這一特性常用于保護(hù)電路中，防止某一器件兩端電壓過高。
硅管的伏安特性如下圖所示：
二、二極管的主要參數(shù)
1、額定正向工作電流
1、額定正向工作電流
額定正向工作電流是指二極管長期連續(xù)工作時(shí)允許通過的最大正向電流值。因?yàn)殡娏魍ㄟ^管子時(shí)會使管芯發(fā)熱，溫度上升，溫度超過容許限度（硅管為140℃左右，儲管為90℃左右）時(shí)，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。
2、最大浪涌電流
最大浪涌電流是允許流過的過量的正向電流。它不是正常電流，而是瞬間電流，這個(gè)值通常為額定正向工作電流的20倍左右。
3、最高反向工作電壓
加在二極管兩端的反向電流高到一定值時(shí)，管子將會擊穿，失去單向?qū)щ娔芰?。為了保證使用安全，規(guī)定了最高反向工作電壓值。
4、反向電流
反向電流是指二極管在規(guī)定的溫度和最高反向電壓作用下，流過二極管的反向電流。反向電流越小，管子的單方向?qū)щ娦阅茉胶谩Ｖ档米⒁獾氖欠聪螂娏髋c溫度有著密切的關(guān)系，大約溫度每升高10℃，反向電流增大一倍。例如2API型錯(cuò)二極管，在25℃時(shí)，反向電流為250μA，溫度升高到35℃，反向電流將上升到500μA，在75℃時(shí)，它的反向電流已達(dá)8mA，不僅失去了單方向?qū)щ娞匦?，還會使管子過熱而損壞。硅二極管比鍺二極管在高溫下具有較好的穩(wěn)定性。
5、反向恢復(fù)時(shí)間
從正向電壓變成反向電壓時(shí)，理想情況是電流能瞬時(shí)截止，實(shí)際上，一般要延遲一點(diǎn)點(diǎn)時(shí)間。決定電流截止延時(shí)的量，就是反向恢復(fù)時(shí)間。雖然它直接影響二極管的開關(guān)速度，但不一定說這個(gè)值小就好。
6、最大功率
最大功率就是加在二極管兩端的電壓乘以流過的電流。這個(gè)極限參數(shù)對穩(wěn)壓二極管等顯得特別重要。
三、二極管的分類
二極管有多種類型：
按材料分：有鍺二極管、硅二極管、砷化家二極管等按制作工藝可分：面接觸二極管和點(diǎn)接觸二極管。
按用途不同可分：為整流二極管、檢波二極管、穩(wěn)壓二極管、變?nèi)荻O管、光電二極管、發(fā)光二極管、開關(guān)二極管、快速恢復(fù)二極管按結(jié)構(gòu)類型來分：半導(dǎo)體結(jié)型二極管，金屬半導(dǎo)體接觸二極管等。
按照封裝形式可分為：常規(guī)封裝二極管、特殊封裝二極管等。
四、二極管的應(yīng)用
二極管在電路中的作用主要有整流、穩(wěn)壓、保護(hù)等作用。在此針對設(shè)計(jì)電路中常用的二極管類型的應(yīng)用做一總結(jié)。
整流二極管：整流二極管的作用是將交流電源整流成脈動直流電，它是利用二極管的單向?qū)щ娞匦怨ぷ鞯?。因?yàn)檎鞫O管正向工作電流較大，工藝上多采用面接觸結(jié)構(gòu)。由于這種結(jié)構(gòu)的二極管結(jié)電容較大，因此整流二極管工作頻率一般小于3kHz。整流二極管主要有全密封金屬結(jié)構(gòu)封裝和塑料封裝兩種封裝形式。通常情況下額定正向?qū)娏髟?A以上的整流二極管采用金屬殼封裝，以利于散熱；額定正向工作電流在1A以下的采用全塑料封裝。另外，由于T藝技術(shù)的不斷提高，也有不少較大功率的整流二極管采用塑料封裝，在使用中應(yīng)予以區(qū)別。由于整流電路通常為橋式整流電路，故一些生產(chǎn)廠家將4個(gè)整流二極管封裝在一起，稱為整流堆。選用整流二極管時(shí)，主要應(yīng)考慮其最大整流電流、最大反向工作電流、截止頻率及反向恢復(fù)時(shí)間等參數(shù)。普通串聯(lián)穩(wěn)壓電源電路中使用的整流二極管，對截止頻率和反向恢復(fù)時(shí)間要求不高，只要根據(jù)電路的要求選擇最大整流電流和最大反向工作電流符合要求的整流二極管（例如1N系列、2CZ系列、RLR系列等）即可。開關(guān)穩(wěn)壓電源的整流電路及脈沖整流電路中使用的整流二極管，應(yīng)選用工作頻率較高、反向恢復(fù)時(shí)間較短的整流二極管或快恢復(fù)二極管。
穩(wěn)壓二極管：穩(wěn)壓二極管又稱齊納二極管。穩(wěn)壓二極管是利用PN結(jié)反向擊穿時(shí)電壓基本上不隨電流變化而變化的特性來達(dá)到穩(wěn)壓的目的。因?yàn)樗茉陔娐分衅鸱€(wěn)壓作用，故稱為穩(wěn)壓二極管（簡稱穩(wěn)壓管）。穩(wěn)壓二極管是根據(jù)擊穿電壓來分擋的，其穩(wěn)壓值就是擊穿電壓值。穩(wěn)壓二極管主要作為穩(wěn)壓器或電壓基準(zhǔn)元件使用，穩(wěn)壓二極管可以串聯(lián)起來得到較高的穩(wěn)壓值。選用穩(wěn)壓二極管應(yīng)滿足應(yīng)朋電路中主要參數(shù)的要求，穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)定電壓值應(yīng)與應(yīng)用電路的基準(zhǔn)電壓值相同，穩(wěn)壓二極管的最大穩(wěn)定電流應(yīng)高于應(yīng)用電路的最大負(fù)載電流50%左右。
開關(guān)二極管：由于半導(dǎo)體二極管存正向偏置下導(dǎo)通電阻很小，而在施加反向偏壓截止時(shí)，截止電阻很大，在開關(guān)電路中利用二極管的這種單向?qū)щ娦跃涂梢詫﹄娏髌鸾油ê完P(guān)斷的作用，故把用于這一目的的二極管稱為開關(guān)二極管。開關(guān)二極管主要應(yīng)用于收錄機(jī)、電視機(jī)、影碟機(jī)等家用電器及電子設(shè)備有開關(guān)電路、檢波電路、高頻脈沖整流電路等。
快速恢復(fù)二極管：快速恢復(fù)二極管是一種新型的半導(dǎo)體二極管。
這種二極管的開關(guān)特性好，反向恢復(fù)時(shí)間短，通常用于高頻開關(guān)電源中作為整流二極管?？焖倩謴?fù)二極管的重要參數(shù)是反向恢復(fù)時(shí)間。反向恢復(fù)時(shí)間的定義是，二極管從正向?qū)顟B(tài)急劇轉(zhuǎn)換到截止?fàn)顟B(tài)，從輸出脈沖下降到零線開始，到反向電源恢復(fù)到最大反向電流的10%
所需要的時(shí)間。當(dāng)工作頻率在幾十至幾百kHz時(shí)，普通整流二極管正反向電壓變化的時(shí)間慢于恢復(fù)時(shí)間，普通整流二極管就不能正常實(shí)現(xiàn)單向?qū)ǘM(jìn)行整流工作了.此時(shí)就要用快速恢復(fù)整流二極管才能勝任，因此，彩電等家用電器采用開關(guān)電源供電的整流二極管通常為快速恢復(fù)二極管，而不能用普通整流二極管代替，否則，用電器可能會不能正常工作。
肖特基二極管：肖特基二極管是肖特基勢壘二極管的簡稱。它是低功耗、大電流、超高速半導(dǎo)體器件。其反向恢復(fù)時(shí)問極短(可以小到幾納秒)，正向?qū)▔航祪H V左右，而整流電流卻可達(dá)到幾千安培，這些優(yōu)良特性是快恢復(fù)二極管所無法比擬的。肖特基二極管是用貴重金屬(金、銀、鋁、鉑等)為正極，以N型半導(dǎo)體為負(fù)極，利用二者接觸面上形成的勢壘具有整流特性而制成的金屬半導(dǎo)體器件。肖特基二極管通常用在高頻、大電流、低電壓整流電路中。
發(fā)光二極管：發(fā)光二極管的英文簡稱是LED，它是采用磷化鎵、磷砷化鎵等半導(dǎo)體材料制成的。發(fā)光二極管除了具有普通二極管的單向?qū)щ娞匦灾?，還可以將電能轉(zhuǎn)換為光能。給發(fā)光二極管外加正向電壓時(shí)，它也處于導(dǎo)通狀態(tài)，當(dāng)正向電流流過管芯時(shí)，發(fā)光二極管就會發(fā)光，將電能轉(zhuǎn)換成光能。發(fā)光二極管的發(fā)光顏色主要由制作管子的材料以及摻入雜質(zhì)的種類決定。目前常見的發(fā)光二極管發(fā)光顏色主要有藍(lán)色、綠色、黃色、紅色、橙色、白色等。其中白色發(fā)光二極管是新型產(chǎn)品，主要應(yīng)用在手機(jī)背光燈、液晶顯示器背光燈、照明等領(lǐng)域。發(fā)光二極管的工作電流通常為2～25mA。工作電壓(即正向壓降)隨著材料的不同而不同：普通綠色、黃色、紅色、橙色發(fā)光二極管的工作電壓約2V；白色發(fā)光二極管的工作電壓通常高于；藍(lán)色發(fā)光二極管的工作電壓通常高于。發(fā)光二極管的工作電流不能超過額定值太高，否則，有燒毀的危險(xiǎn)，故通常在發(fā)光二極管回路中串聯(lián)一個(gè)電阻R作為限流電阻。紅外發(fā)光二極管是一種特殊的發(fā)光二極管，其外形和發(fā)光二極管相似，只是它發(fā)出的是紅外光，在正常情況下人眼是看不見的。其工作電壓約，工作電流一般小于20mA。
五、 二極管的識別
通常小功率二極管的負(fù)極會在表面用一個(gè)色環(huán)標(biāo)出；有些二極管也采用“P”、“N”符號來確定二極管極性，“P”表示正極，“N”表示負(fù)極；金屬封裝二極管通常在表面印有與極性一致的二極管符號；發(fā)光二極管則通常用引腳長短來識別正負(fù)極，長腳為正，短腳為負(fù)。整流橋的表面通常標(biāo)注內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)或者交流輸入端以及直流輸出端的名稱，交流輸入端通常用“AC”或者“～”表示；直流輸出端通常以“+”、“-”符號表示。貼片二極管由于外形多種多樣，其極性也有多種標(biāo)注方法：在有引線的貼片二極管中，管體有白色色環(huán)的一端為負(fù)極；在有引線而無色環(huán)的貼片二極管中，引線較長的一端為正極；在無引線的貼片二極管中，表面有色帶或者有缺口的一端為負(fù)極。
六、 二極管的檢測
將數(shù)字萬用表置在二極管擋，然后將二極管的負(fù)極與數(shù)字萬用表的黑表筆相接，正極與紅筆相接，此時(shí)即可測出二極管正向壓降值。不同材料的二極管，其正向壓降值不同：硅二極管為～，鍺二極管為～。若顯示屏顯示“0000”，說明管子已短路；若顯示“0L”或者“過載”，說明二極管內(nèi)部開路或處于反向狀態(tài)，此時(shí)可對調(diào)表筆再測。
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