1、電子元器件基礎知識電子元器件基礎知識半導體二極管半導體二極管 陳付龍二二 極極 管管穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管整流二極管整流二極管快恢復二極管快恢復二極管發(fā)光二極管發(fā)光二極管光敏二極管等光敏二極管等 半導體二極管按其用途可分為：普通二極管和特殊二極管。普通二極管包括整半導體二極管按其用途可分為：普通二極管和特殊二極管。普通二極管包括整流二極管、檢波二極管、穩(wěn)壓二極管、開關二極管、快速二極管等；特殊二極管流二極管、檢波二極管、穩(wěn)壓二極管、開關二極管、快速二極管等；特殊二極管包括變容二極管、發(fā)光二極管、隧道二極管、觸發(fā)二極管等。包括變容二極管、發(fā)光二極管、隧道二極管、觸發(fā)二極管等。晶體二極管內部有一個P

2、N結，晶體二極管還有相應的正負電極引線用玻璃、塑料或金屬管殼封裝制成。+-P ND特性：作為一種非線性元件，具有單方向導電能力，因此常用于整流和檢波。特性：單向導電性特性：單向導電性P型：半導體中多數(shù)載流子為空穴，少數(shù)載流子為電子，型：半導體中多數(shù)載流子為空穴，少數(shù)載流子為電子，稱為稱為P型半導體。型半導體。N型：半導體中，多數(shù)載流子為電子，少數(shù)載流子為空穴，型：半導體中，多數(shù)載流子為電子，少數(shù)載流子為空穴，稱為稱為N型半導體。型半導體。PN結：結：N型和型和P型半導體之間的特殊薄層叫做型半導體之間的特殊薄層叫做PN結。結。 a PN結 圖 PN結的單向導電特性b 反向截止 c正向導通 圖 P

3、N結的單向導電特性當當PN結兩端加上反向電壓時結兩端加上反向電壓時, ,因電子流向負極，空穴流向正極。因電子流向負極，空穴流向正極。使半導體的特殊薄層增厚，電流無法通過（如圖使半導體的特殊薄層增厚，電流無法通過（如圖641b所示）。所示）。當當PN結兩端加上正向電壓時結兩端加上正向電壓時, ,因電子流向正極，而空穴流向負極。因電子流向正極，而空穴流向負極。使半導體的特殊薄層減薄，使電流流過（如圖使半導體的特殊薄層減薄，使電流流過（如圖641c所示）。所示）。結論：二極管正偏導通，反偏截止。結論：二極管正偏導通，反偏截止。這一導電特性稱為二極管的單向導電性。這一導電特性稱為二極管的單向導電性。

4、二極管定義：二極管屬于半導體，它由N型半導體與P型半導體構成，它們相交的界面上形成PN結。二極管的分類：整流二極管，發(fā)光二極管，檢波二極管，開關二極管，穩(wěn)壓二極管，變容二極管，特性：單向導電性！正極接高電位，負極接低電位時導通，反之截止！所以二極管的方向性是非常重要的。二極管的分類 按用途分：普通二極管(2AP1-2AP9 2CP1-2CP20)用于檢波 鑒頻 限幅； 整流二極管(2CZ11-2CZ27)用于不同功率的整流；開關二極管(2AK1-2AK4)用于計算機 脈沖控制 開關電路；穩(wěn)壓二極管(2CW1-2CW10)用于穩(wěn)壓電路； 還有發(fā)光二極管。普通二極管普通二極管穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管發(fā)

5、光二極管發(fā)光二極管光電二極管光電二極管按Pn結構不同分為：點接觸型，允許通過小電流，用于小電流整流和高頻檢波、檢頻、濾波。面接觸型，允許通過小電流，多用在低頻整流電路按材料不同分為：硅管：起始電流較大(0.6伏)，用于信號較強電路；鍺管：起始電流較小(0.2伏)，用于信號較弱電路。按封裝材料不同分為：玻璃管殼、塑料管殼和環(huán)氧樹脂管殼等多種。102額定整流電流額定整流電流IF 指二極管長期運行時，根據(jù)允許溫升折算出來的平均電流值。目前大指二極管長期運行時，根據(jù)允許溫升折算出來的平均電流值。目前大功率整流二極管的功率整流二極管的IF值可達值可達1000A。 3最大反向工作電壓最大反向工作電壓URM

6、指為避免擊穿所能加的最大反向電壓。目前最高的指為避免擊穿所能加的最大反向電壓。目前最高的URM值可達幾千伏。值可達幾千伏。4最高工作頻率最高工作頻率fM由于由于PN結的結電容存在，當工作頻率超過某一值時，它的單向導電性將結的結電容存在，當工作頻率超過某一值時，它的單向導電性將變差。點接觸式二極管的變差。點接觸式二極管的fM值較高，在值較高，在100MHz以上；整流二極管的以上；整流二極管的fM較較低，一般不高于幾千赫。低，一般不高于幾千赫。5反向恢復時間反向恢復時間trr指二極管由導通突然反向時，反向電流由很大衰減到接近指二極管由導通突然反向時，反向電流由很大衰減到接近IS時所需要的時所需要的

7、時間。大功率開關管工作在高頻開關狀態(tài)時，此項指標至為重要。時間。大功率開關管工作在高頻開關狀態(tài)時，此項指標至為重要。普通半導體二極管的主要參數(shù)普通半導體二極管的主要參數(shù)1反向飽和漏電流反向飽和漏電流IS指在二極管兩端加入反向電壓時，流過二極管的電流，該電流與半導體材料和溫指在二極管兩端加入反向電壓時，流過二極管的電流，該電流與半導體材料和溫度有關。在常溫下，硅管的度有關。在常溫下，硅管的IS為納安（為納安（10-9A）級，鍺管的）級，鍺管的IS為微安（為微安（10-6A）級。）級。幾種常用二極管的特點幾種常用二極管的特點整流二極管定義：一種將交流電能轉變?yōu)橹绷麟娔艿陌雽w器件。整流二極管整流二

8、極管13整流二極管結構主要是平面接觸型，其特點是允許通過的電流比較大，整流二極管結構主要是平面接觸型，其特點是允許通過的電流比較大，反向擊穿電壓比較高，但反向擊穿電壓比較高，但PN結電容比較大，一般廣泛應用于處理頻率結電容比較大，一般廣泛應用于處理頻率不高的電路中。例如整流電路、嵌位電路、保護電路等。整流二極管在不高的電路中。例如整流電路、嵌位電路、保護電路等。整流二極管在使用中主要考慮的問題是最大整流電流和最高反向工作電壓應大于實際使用中主要考慮的問題是最大整流電流和最高反向工作電壓應大于實際工作中的值。工作中的值。定義：半導體二極管導通時相當于開關閉合（電路接通），截止時相當于開關打開（電

9、路切斷），所以二極管可作開關用。開關二極管是專門用來做開關用的二極管，它由導通變?yōu)榻刂够蛴山刂棺優(yōu)閷ㄋ璧臅r間比一般二極管短開關二極管具有開關速度快、體積小、壽命長、可靠性高等特點，廣泛應用于電子設備的開關電路、檢波電路、高頻和脈沖整流電路及自動控制電路中。 開關二極管 快速二極管的工作原理與普通二極管是相同的，但由于普通二極管快速二極管的工作原理與普通二極管是相同的，但由于普通二極管工作在開關狀態(tài)下的反向恢復時間較長，約工作在開關狀態(tài)下的反向恢復時間較長，約45m ms，不能適應高頻開關，不能適應高頻開關電路的要求。快速二極管主要應用于高頻整流電路、高頻開關電源、高電路的要求。快速二極管主

10、要應用于高頻整流電路、高頻開關電源、高頻阻容吸收電路、逆變電路等，其反向恢復時間可達頻阻容吸收電路、逆變電路等，其反向恢復時間可達10ns。快速二極管。快速二極管主要包括肖特基二極管和快恢復二極管主要包括肖特基二極管和快恢復二極管。 快速二極管快速二極管 光電二極管又叫光敏二極管，它是利用PN結在施加反向電壓時，在光線照射下反向電阻由大到小的原理進行工作的。無光照射時，二極管的反向電流很小；有光照射時，二極管的反向電流很大。光電二極管不是對所有的可見光及不可見光都有相同的反應，它是有特定的光譜范圍的，2DU是利用半導體硅材料制成的光電二極管，2AU是利用半導體鍺材料制成的光電二極管。穩(wěn)壓二極管

11、穩(wěn)壓管主要被作為穩(wěn)壓器或電壓基準元件使用！.穩(wěn)壓二極管的參數(shù):（1）穩(wěn)定電壓 （2）電壓溫度系數(shù)（3）動態(tài)電阻（4）穩(wěn)定電流 ，最大、最小穩(wěn)定電流（5）最大允許功耗穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管18穩(wěn)壓二極管是利用穩(wěn)壓二極管是利用PN結反向擊穿特性所表現(xiàn)出的穩(wěn)壓性能制成的器件。結反向擊穿特性所表現(xiàn)出的穩(wěn)壓性能制成的器件。穩(wěn)壓管的主要參數(shù)有：穩(wěn)壓值穩(wěn)壓管的主要參數(shù)有：穩(wěn)壓值VZ 。指當流過穩(wěn)壓管的電流為某一規(guī)。指當流過穩(wěn)壓管的電流為某一規(guī)定值時，穩(wěn)壓管兩端的壓降。目前各種型號的穩(wěn)壓管其穩(wěn)壓值在定值時，穩(wěn)壓管兩端的壓降。目前各種型號的穩(wěn)壓管其穩(wěn)壓值在2200V，以供選擇。電壓溫度系數(shù)。穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值，以供選

12、擇。電壓溫度系數(shù)。穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值VZ的溫度系數(shù)在的溫度系數(shù)在VZ低于低于4V時為負溫度系數(shù)值；當時為負溫度系數(shù)值；當VZ的值大于的值大于7V時，其溫度系數(shù)為正時，其溫度系數(shù)為正值；而值；而VZ的值在的值在6V左右時，其溫度系數(shù)近似為零。目前低溫度系數(shù)的左右時，其溫度系數(shù)近似為零。目前低溫度系數(shù)的穩(wěn)壓管是由兩只穩(wěn)壓管反向串聯(lián)而成，利用兩只穩(wěn)壓管處于正反向工穩(wěn)壓管是由兩只穩(wěn)壓管反向串聯(lián)而成，利用兩只穩(wěn)壓管處于正反向工作狀態(tài)時具有正、負不同的溫度系數(shù)，可得到很好的溫度補償。例如作狀態(tài)時具有正、負不同的溫度系數(shù)，可得到很好的溫度補償。例如2DW7型穩(wěn)壓管是穩(wěn)壓值為型穩(wěn)壓管是穩(wěn)壓值為67V的雙向穩(wěn)壓管。

13、動態(tài)電阻的雙向穩(wěn)壓管。動態(tài)電阻rZ。表。表示穩(wěn)壓管穩(wěn)壓性能的優(yōu)劣，一般工作電流越大，示穩(wěn)壓管穩(wěn)壓性能的優(yōu)劣，一般工作電流越大，rZ越小。允許功耗越小。允許功耗PZ。由穩(wěn)壓管允許達到的溫升決定，小功率穩(wěn)壓管的。由穩(wěn)壓管允許達到的溫升決定，小功率穩(wěn)壓管的PZ值為值為1001000mW,大功率的可達大功率的可達50W。穩(wěn)定電流。穩(wěn)定電流IZ。測試穩(wěn)壓管參數(shù)時所加。測試穩(wěn)壓管參數(shù)時所加的電流。實際流過穩(wěn)壓管的電流低于的電流。實際流過穩(wěn)壓管的電流低于IZ時仍能穩(wěn)壓，但時仍能穩(wěn)壓，但rZ較大。較大。 檢波的作用是把調制在高頻電磁波的低頻信號檢出來。檢波二極管要求結電容小，反向電流小，所以檢波二極管常采用點

14、觸式二極管。變容二極管是利用PN結的空間電荷層具有電容特性的原理制成的特殊二極管。它的特點是結電容隨加到管子上的反向電壓大小而變化。在一定范圍內，反向偏壓越小，結電容越大；反之，反向電容偏壓越大，結電容越小。人們利用變容二極管的這種特性取代可變電容器的功能。變容二極管多采用硅或砷化鎵材料制成，采用陶瓷或環(huán)氧樹脂封裝。變容二極管在電視機、收音機和錄像機中多用于調諧電路和自動頻率微調電路中。貼片二極管負極極性標示色環(huán)負極極性標示絲印發(fā)光二極管定義：發(fā)光二極管簡稱為LED。它是半導體二極管的一種，可以把電能轉化成光能。發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個PN結組成，也具有單向導電性。當給發(fā)光二極管加上

15、正向電壓后，從P區(qū)注入到N區(qū)的空穴和由N區(qū)注入到P區(qū)的電子，在PN結附近數(shù)微米內分別與N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復合，產生自發(fā)輻射的熒光。不同的半導體材料中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。當電子和空穴復合時釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，則發(fā)出的光的波長越短。常用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管。發(fā)光二極管（發(fā)光二極管（LED）23發(fā)光二極管的伏安特性與普通二極管類似，所不同的是當發(fā)光二極管正向發(fā)光二極管的伏安特性與普通二極管類似，所不同的是當發(fā)光二極管正向偏置時，正向電流達到一定值時能發(fā)出某種顏色的光。根據(jù)在偏置時，正向電流達到一定值時能發(fā)出某種顏色的光。根據(jù)在PN結中所摻結中所摻加的材料不

16、同，發(fā)光二極管可發(fā)出紅、綠、黃、橘及紅外光線。在使用發(fā)加的材料不同，發(fā)光二極管可發(fā)出紅、綠、黃、橘及紅外光線。在使用發(fā)光二極管時應注意兩點：一是若用直流電源電壓驅動發(fā)光二極管時，在電光二極管時應注意兩點：一是若用直流電源電壓驅動發(fā)光二極管時，在電路中一定要串聯(lián)限流電阻，以防止通過發(fā)光二極管的電流過大而燒壞管子，路中一定要串聯(lián)限流電阻，以防止通過發(fā)光二極管的電流過大而燒壞管子，注意發(fā)光二極管的正向導通壓降為注意發(fā)光二極管的正向導通壓降為1.22V(可見光可見光LED為為1.22V, 紅外線紅外線LED為為1.21.6V)。二是發(fā)光二極管的反向擊穿電壓比較低，一般僅有幾伏。二是發(fā)光二極管的反向擊穿

17、電壓比較低，一般僅有幾伏。因此當用交流電壓驅動因此當用交流電壓驅動LED時，可在時，可在LDE兩端反極性并聯(lián)整流二極管，使兩端反極性并聯(lián)整流二極管，使其反向偏壓不超過其反向偏壓不超過0.7V，以便保護發(fā)光二極管。，以便保護發(fā)光二極管。當外加正偏電壓時，P 型區(qū)和 N 型區(qū)的多子在相向擴散、相互復合過程中消耗電能，并釋放光子，從而發(fā)光。LED 發(fā)光的顏色，主要取決于半導體材料手所摻雜質，有綠、黃、紅等多種。發(fā)光二極管發(fā)光原理及類型主要特性單向導通，伏安特性曲線如圖所示。發(fā)光二極管的開啟電壓為正向工作電壓，2 V 左右。發(fā)光二極管驅動電路和測試方法常用驅動電路如圖所示（a）直流驅動（b）交流驅動反

18、向并聯(lián)二極管（c）交流驅動正向串聯(lián)二極管（d） 邏輯電平驅動發(fā)光二極管七段半導體發(fā)光二極管顯示器：每一位數(shù)字由七個筆段組成，每一個筆段的發(fā)光源就是一只發(fā)光二極管。編號如圖所示。內部電路連接：共陽極：正極連接在一起，使用時公共陽極接高電位。共陰極：負極已連接在一起，使用時公共陰極接低電位。 LED 數(shù)碼管二極管的識別二極管的識別例如： 2AP9“2”表示二極管 2CW“2”表示二極管 “A”表示N型，鍺材料 “C”表示N型，硅材料 “P”表示普通管 “W”表示穩(wěn)壓管 “9”表示序號 “10”表示序號第一部分第二部分第三部分第四部分第五部分用數(shù)字表示器件電極的數(shù)目用漢語拼音字母表示器件的材料和極性

19、用漢語拼音字母表示器件的類型 用數(shù)字用數(shù)字表示序號漢語拼音字母標示規(guī)格號符號意義符號意義符號意義2二極管AN型鍺材料P普通管BP型鍺材料W穩(wěn)壓管CN型硅材料Z整流管DP型硅材料K開關管 要認識二極管首先要了解二極管的命名方法，各國對晶體二極管的命名規(guī)定不同，我國晶體管的型號一般由五個部分組成，如圖： 二極管的檢測與替換二極管的檢測與替換 1、晶體二極管好壞的檢測、晶體二極管好壞的檢測 通常最簡便的方法是用萬用表來判別二極管的好壞。測量時，將萬用表撥到R1K檔，測量二極管的正、反向電阻，好的管子一般在幾千歐以上，甚至無窮大。正、反向電阻相差的越大越好。如果兩次測量得到的阻值一樣大或一樣小，說明該

20、二極管已損壞。 2、晶體二極管的代用、晶體二極管的代用 二極管的代用比較容易，當原電路中的二極管損壞時，最好選用同型號同檔次的二極管代替。如果找不到同型號的二極管，必須查清原二極管的主要參數(shù)，對于檢波二極管只要工作頻率滿足即可；整流二極管要滿足反向工作電壓和最大整流電流的要求；穩(wěn)壓二極管一定要注意穩(wěn)壓電壓的數(shù)值。 3、晶體二極管極性的判別、晶體二極管極性的判別 測量二極管時，以測得小的那一次時（正向電阻）,萬用表黑筆所接的便是二極管的正極，紅表筆所接的便是二極管的負極。這是因為萬用表在電阻檔時，萬用表的黑表筆接其內部電池的正極，紅表筆接其電池內部的負極。 對于發(fā)光二極管而言，一般來說，發(fā)光二極管的長腳是正極，短腳是負極，或者把二極管放在光線很亮的地方，發(fā)光二極管內部有兩個電極，一般是電極較小的是二極管的正極，電極較大的是二極管的負極。二極管的測量測量的方法是先把萬用表撥到“歐姆”檔(通常用Rx100或Rx1K)進行。判斷二極管好壞：測量正反向電阻，如果反向電阻遠大于正向電阻則沒有問題，而二者相等、無窮大或為0則說明二極管損壞。2.判斷二極管的正負二極管導通，阻值較小(幾十