二極管,在電子元件當中,是一種具有兩個(gè)電極的裝置,只允許電流由單一方向流過(guò),許多的使用是應用其整流的功能。而變容二極管則用來(lái)當作電子式的可調電容器。大部分二極管所具備的電流方向性我們通常稱(chēng)之為“整流”功能。二極管最普遍的功能就是只允許電流由單一方向通過(guò)(稱(chēng)為順向偏壓),反向時(shí)阻斷(稱(chēng)為逆向偏壓)。因此,二極管可以想成電子版的逆止閥。

二極管的工作原理

晶體二極管為一個(gè)由p型半導體和n型半導體形成的pn結,在其界面處兩側形成空間電荷層,并建有自建電場(chǎng)。當不存在外加電壓時(shí),由于pn結兩邊載流子濃度差引起的擴散電流和自建電場(chǎng)引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)。當外界有正向電壓偏置時(shí),外界電場(chǎng)和自建電場(chǎng)的互相抑消作用使載流子的擴散電流增加引起了正向電流。當外界有反向電壓偏置時(shí),外界電場(chǎng)和自建電場(chǎng)進(jìn)一步加強,形成在一定反向電壓范圍內與反向偏置電壓值無(wú)關(guān)的反向飽和電流I0。當外加的反向電壓高到一定程度時(shí),pn結空間電荷層中的電場(chǎng)強度達到臨界值產(chǎn)生載流子的倍增過(guò)程,產(chǎn)生大量電子空穴對,產(chǎn)生了數值很大的反向擊穿電流,稱(chēng)為二極管的擊穿現象。pn結的反向擊穿有齊納擊穿和雪崩擊穿之分。

二極管的分類(lèi)

1、按照所用的半導體材料,可分為鍺二極管(Ge管)和硅二極管(Si管)。
2、根據其不同用途,可分為檢波二極管、整流二極管、穩壓二極管、開(kāi)關(guān)二極管、隔離二極管、肖特基二極管、發(fā)光二極管、硅功率開(kāi)關(guān)二極管、旋轉二極管等。
3、按照管芯結構,又可分為點(diǎn)接觸型二極管、面接觸型二極管及平面型二極管。
1)整流二極管
將交流電源整流成為直流電流的二極管叫作整流二極管。
2)檢波二極管
檢波二極管是用于把迭加在高頻載波上的低頻信號檢出來(lái)的器件,它具有較高的檢波效率和良好的頻率特性。
3)開(kāi)關(guān)二極管
在脈沖數字電路中,用于接通和關(guān)斷電路的二極管叫開(kāi)關(guān)二極管,它的特點(diǎn)是反向恢復時(shí)間短,能滿(mǎn)足高頻和超高頻應用的需要。
4)穩壓二極管
穩壓二極管是由硅材料制成的面結合型晶體二極管,它是利用PN結反向擊穿時(shí)的電壓基本上不隨電流的變化而變化的特點(diǎn),來(lái)達到穩壓的目的,因為它能在電路中起穩壓作用,故稱(chēng)為、穩壓二極管(簡(jiǎn)稱(chēng)穩壓管)。
5)變容二極管
變容二極管是利用PN結的電容隨外加偏壓而變化這一特性制成的非線(xiàn)性電容元件,被廣泛地用于參量放大器,電子調諧及倍頻器等微波電路中。
6)瞬態(tài)電壓抑制器TVS
一種固態(tài)二極管,專(zhuān)門(mén)用于ESD保護。TVS二極管是和被保護電路并聯(lián)的,當瞬態(tài)電壓超過(guò)電路的正常工作電壓時(shí),二極管發(fā)生雪崩,為瞬態(tài)電流提供通路,使內部電路免遭超額電壓的擊穿。
7)發(fā)光二極管
用磷化鎵、磷砷化鎵材料制成,體積小,正向驅動(dòng)發(fā)光。工作電壓低,工作電流小,發(fā)光均勻、壽命長(cháng)、可發(fā)紅、黃、綠單色光。
8)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(lái)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(cháng)是:開(kāi)關(guān)速度非?欤悍聪蚧謴蜁r(shí)間trr特別地短。因此,能制作開(kāi)關(guān)二極和低壓大電流整流二極管。

二極管的特性

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(huì )導通,這種連接方式,稱(chēng)為正向偏置。必須說(shuō)明,當加在二極管兩端的正向電壓很小時(shí),二極管仍然不能導通,流過(guò)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(chēng)為“門(mén)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(chēng)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(shí)二極管中幾乎沒(méi)有電流流過(guò),此時(shí)二極管處于截止狀態(tài),這種連接方式,稱(chēng)為反向偏置。二極管處于反向偏置時(shí),仍然會(huì )有微弱的反向電流流過(guò)二極管,稱(chēng)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(huì )急劇增大,二極管將失去單方向導電特性,這種狀態(tài)稱(chēng)為二極管的擊穿。

二極管的應用

經(jīng)過(guò)多年來(lái)科學(xué)家們不懈努力,半導體二極管發(fā)光的應用已逐步得到推廣,目前發(fā)光二極管廣泛應用于各種電子產(chǎn)品的指示燈、光纖通信用光源、各種儀表的指示器以及照明。發(fā)光二極管的很多特性是普通發(fā)光器件所無(wú)法比擬的,主要具有特點(diǎn)有:安全、高效率、環(huán)保、壽命長(cháng)、響應快、體積小、結構牢固。因此,發(fā)光二極管是一種符合綠色照明要求的光源。目前,發(fā)光二極管在很多領(lǐng)域得到普遍應用,下面介紹幾點(diǎn)其主要應用:
(1)電子用品中的應用
發(fā)光二極管在電子用品中一般用作屏背光源或作顯示、照明應用。從大型的液晶電視、電腦顯示屏到媒體播放器MP3、MP4以及手機等的顯示屏都將發(fā)光二極管用作屏背光源。

(2)汽車(chē)以及大型機械中的應用
發(fā)光二極管在汽車(chē)以及大型機械中得到廣泛應用。汽車(chē)以及大型機械設備中的方向燈、車(chē)內照明、機械設備儀表照明、大前燈、轉向燈、剎車(chē)燈、尾燈等都運用了發(fā)光二極管。主要是因為發(fā)光二極管的響應快、使用壽命長(cháng)(一般發(fā)光二極管的壽命比汽車(chē)以及大型機械壽命長(cháng))。

(3)煤礦中的應用
由于發(fā)光二極管較普通發(fā)光器件具有效率高、能耗小、壽命長(cháng)、光度強等特點(diǎn),因此礦工燈以及井下照明等設備使用了發(fā)光二極管。雖然還未完全普及,但在不久將得到普遍應用,發(fā)光二極管將在煤礦應用中取代普通發(fā)光器件。

(4)城市的裝飾燈
在當今繁華的商業(yè)時(shí)代,霓虹燈是城市繁華的重要標志,但霓虹燈存在很多缺點(diǎn),比如壽命不夠長(cháng)等。因此,用發(fā)光二極管替代霓虹燈有著(zhù)很多優(yōu)勢,因為發(fā)光二極管與霓虹燈相比除了壽命長(cháng),還有節能、驅動(dòng)和控制簡(jiǎn)易、無(wú)需維護等特點(diǎn)。發(fā)光二極管替代霓虹燈將是照明設備發(fā)展的必然結果。

二極管正負極的判斷

(1)普通二極管有色端標識一極為負極;
(2)發(fā)光二極管長(cháng)腳為正,短腳為負。如果腳一樣長(cháng),發(fā)光二極管里面的大點(diǎn)是負極,小的是正極。有的發(fā)光二極管帶有一個(gè)小平面,靠近小平面的一根引線(xiàn)為負極。 萬(wàn)用表中:紅筆接“+”,黑筆接“-”;在測發(fā)光二極管時(shí),低阻擋測不出來(lái),可用RX10K檔測,兩表筆接觸二極管的兩級。如果電阻較小,黑表筆所接的是正極,電阻較大,黑表筆所接的是負極。發(fā)光二極管,若與TTL組件相連使用時(shí),一般需串接一個(gè)470R的降壓電阻,以防器件的損壞。
(3)晶體二極管判斷,晶體二極管由一個(gè)PN結,兩條電極引線(xiàn)和管殼構成。在PN結的兩側用導線(xiàn)引出加以封裝,就是晶體二極管。晶體二極管的字母符號為V。PN結的導通方向是從P型半導體到N型半導體,即P到N導通(P為正極,N為負極)。PN結正向導通,反向截至,具有單相導電的特性。

最新技術(shù)專(zhuān)題展示