1、二極管的分類與參數一、半導體二極管1.1二極管的結構半導體二極管簡稱二極管，由一個PN結加上相應的電極引線和管殼構成，其基本結構和符號如圖1所示。引線外殼線觸絲線基片PN結二極管的電路符號：PN陽極陰極點接觸型面接觸型圖1 二極管的結構及符號1.2 二極管的分類1、根據所用的半導體材料不同，可分為鍺二極管和硅二極管。2、按照管芯結構不同，可分為：（1）點接觸型二極管 由于它的觸絲與半導體接觸面很小，只允許通過較小的電流（幾十毫安以下），但在高頻下工作性能很好，適用于收音機中對高頻信號的檢波和微弱交流電的整流，如國產的鍺二極管2AP系列、2AK系列等。（2）面接觸型二極管 面接觸型二極管PN結面

2、積較大，并做成平面狀，它可以通過較大了電流，適用于對電網的交流電進行整流。如國產的2CP系列、2CZ系列的二極管都是面接觸型的。（3）平面型二極管 它的特點是在PN結表面被覆一層二氧化硅薄膜，避免PN結表面被水分子、氣體分子以及其他離子等沾污。這種二極管的特性比較穩定可靠，多用于開關、脈沖及超高頻電路中。國產2CK系列二極管就屬于這種類型。3、根據管子用途不同，可分為整流二極管、穩壓二極管、開關二極管、光電二極管及發光二極管等。1.3 二極管的特性1、正向特性二極管正向連接時的電路如圖所示。二極管的正極接在高電位端，負極接在低電位端，二極管就處于導通狀態（燈泡亮），如同一只接通的開關。實際上，

3、二極管導通后有一定的管壓降（硅管0.60.7V，鍺管0.20.3V）。我們認為它是恒定的，且不隨電流的變化而變化。但是，當加在二極管兩端的正向電壓很小的時候，正向電流微弱，二極管呈現很大的電阻，這個區域成為二極管正向特性的“死區”，只有當正向電壓達到一定數值（這個數值稱為“門檻電壓”，鍺二極管約為0.2V，硅二極管約為0.6V）以后，二極管才真正導通。此時，正向電流將隨著正向電壓的增加而急速增大，如不采取限流措施，過大的電流會使PN結發熱，超過最高允許溫度（鍺管為90100，硅管為125200）時，二極管就會被燒壞。2、反向特性二極管反向連接時的電路如圖所示。二極管的負極接在電路的高電位端，正

4、極接在電路的低電位端，二極管就處于截止狀態，如同一只斷開的開關，電流被PN結所截斷，燈泡不亮。但是，二極管承受反向電壓，處于截止狀態時，仍然會有微弱的反向電流（通常稱為反向漏電流）。反向電流雖然很小（鍺二極管不超過幾微安，硅二極管不超過幾十納安），卻和溫度有極為密切的關系，溫度每升高10，反向電流約增大一倍，稱為“加倍規則”。反向電流是衡量二極管質量好壞的重要參數之一，反向電流太大，二極管的單向導電性能和溫度穩定性就很差，選擇和使用二極管時必須特別注意。   圖1-2-7 二極管的正向連接 圖1-2-8二極管的反向連接當加在二極管兩端的反向電壓增加到某一數值時，反

5、向電流會急劇增大，這種狀態稱為二極管的擊穿。對普通二極管來說，擊穿就意味著二極管喪失了單向導電特性而損壞了。3、伏安特性1在正向電壓作用下，當正向電壓較小時，電流極小。而當超過某一值時（鍺管約為0.1V，硅管約為0.5V），電流很快增大。人們習慣地將鍺二極管正向電壓小于0.1，硅二極管正向電壓小于0.5V的區域稱為死區。而將0.1V稱為鍺二極管的死區電壓（又稱門檻電壓），0.5V稱為硅二極管的死區電壓，通常用符號UON表示。當正向電壓超過門檻電壓時，二極管正向電流急劇增大，二極管呈現很小電阻而處于導通狀態。硅管的正向導通電壓約為0.60.7 V ，鍺管約為0.20.3 V。 2在反向電壓的作用

6、下，當反向電壓不大時，反向電流隨反向電壓的增大而稍有增大，但變化極微小。當反向電壓超過某一值時，反向電流急劇增大。我們稱此物理現象為雪崩擊穿（avalanche breakdown）。出現擊穿的外加電壓值，稱為擊穿電壓。還有一種擊穿叫齊納擊穿（zener breakdown），它的擊穿電壓不高，不致造成PN結內部過熱以致燒毀，這種現象是可逆的，即當外加電壓撤除后，器件的特性可以恢復。齊納擊穿大多數出現在特殊二極管中，如穩壓二極管。UI死區電壓 硅管0.5V,鍺管0.1V。導通壓降: 硅管0.60.8V,鍺管0.10.3V。反向擊穿電壓UBR正向特性反向特性反向飽和電流Is圖1-2-9二極管的伏

7、安特性二極管方程：1.4 主要參數二極管參數是反映二極管性能質量的指標，使用時必須根據二極管的參數合理選用。1、 最大整流電流 IDM二極管長期工作時，允許流過二極管的最大正向平均電流。2、 最大反向工作電壓URM二極管正常使用時允許加的最高反向電壓值。超過此值，二極管將有擊穿的危險。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。3、最大反向電流 IRM指二極管加最大反向工作電壓時的反向飽和電流。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。4、最高工作頻率fM保持

8、二極管單向導通性能時，外加電壓允許的最高頻率。使用時如果超過此值，二極管的單向導電性能不能很好體現。二極管工作頻率與PN結的極間電容大小相關，電容越小，工作頻率越高。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：由PN結的空間電荷區形成的，又稱結電容。擴散電容：由多數載流子在擴散過程中的積累而引起的。在P 區有電子的積累，在N 區有空穴的積累。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。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。PN結高頻小信號時的等效電路：rd勢壘電容CB和擴散電

9、容CD的綜合效應C圖1-2-10二極管的極間電容PN結正向偏置時，rd很小，C較大（主要取決于CD);PN結反向偏置時，rd很大，C較小（主要取決于CB).二極管模型UDrD圖1-2-11二極管模型硅管：死區電壓UT=0.5V，管壓降UD0.60.7V；鍺管：死區電壓UT=0.1V，管壓降UD0.20.3V。理想二極管： UT=0， UD0， rD0二、穩壓二極管二極管工作在反向擊穿狀態時，盡管流經二極管的電流可以在較大范圍變化，但二極管的反向電壓卻基本不變。穩壓二極管簡稱穩壓管，也是一個二極管，外形也相似。因為具有穩壓作用，故稱為穩壓管。2.1穩壓二極管的擊穿方式二極管的反向擊穿 

10、： 二極管處于反向偏置時，在一定的電壓范圍內，流過PN結的電流很小，但電壓超過某一數值時，反向電流急劇增加，這種現象我們就稱為反向擊穿。 二極管的正向擊穿方式可分為雪崩擊穿和齊納擊穿兩種方式。齊納擊穿：高摻雜情況下，耗盡層很窄，宜于形成強電場，而破壞共價鍵，使價電子脫離共價鍵束縛形成電子空穴對，致使電流急劇增加。雪崩擊穿：如果摻雜濃度較低，不會形成齊納擊穿，而當反向電壓較高時，能加快少子的漂移速度，從而把電子從共價鍵中撞出，形成雪崩式的連鎖反應。上述兩種過程屬電擊穿，是可逆的，當加在穩壓管兩端的反向電壓降低后，管子仍可恢復原來的狀態。但它有一個前提條件，即反向電流和反向電壓的乘積不超

11、過PN結容許的耗散功率，超過了就會因為熱量散不出去而使PN結溫度上升，直到過熱而燒毀，這屬于熱擊穿。2.2 穩壓二極管的參數（1）穩定電壓 UZ即反向擊穿電壓，它是穩壓管正常工作時管子兩端的電壓。由于工藝的原因，即時同一型號的穩壓管，UZ的值也不一定相同，半導體手冊給出的UZ是一個范圍，但對于一個具體的穩壓管，UZ是一個確定值。（2）電壓溫度系數aZ 反映穩定電壓值受溫度影響的參數，表示溫度每升高1時穩定電壓值的相對變化量。硅穩壓管低于4V時具有負溫度系數，高于7V時具有正的溫度系數，在4V7V之間，aZ很小。穩定性要求較高的場合，一般采用4V7V之間的穩壓管。穩定性要求更高的場合，可采用溫度

12、補償的穩壓管，即正負溫度系數的兩個二極管串聯使用。（3）動態電阻 rZ反向擊穿狀態下，穩壓管兩端電壓變化量和相應的通過管子電流變化量之比。rZ的大小反映穩壓管性能的優劣。rZ越小，穩壓性能越好。（4）穩定電流IZ、最大、最小穩定電流Izmax、Izmin。穩定電流IZ是穩壓管正常工作時的電流參考值。實際電流低于此值，穩壓效果略差，高于此值只要不超過最大穩定電流Izmax，電流越大，穩壓效果越好，但管子的功耗將增加。最大、最小穩定電流Izmax、Izmin分別指穩壓管具有正常穩壓作用時的最大工作電流和最小工作電流。穩壓誤差曲線越陡，電壓越穩定。IIZIZmaxDUZUZ+U圖2 穩壓二極管特性（5）最大允許功耗穩壓管不產生擊穿的最大功率損耗，是由管子的溫升決定的參數。三、發光二極管、光電二極管和變容二極管發光二極管通常用元素周期表中、族元素的化合物，如砷化鎵、磷化鎵光電二極管發光二極管反向電流隨光照強度的增加而上升，可將光信號轉換為電信號圖1-2-16 光電二極管 圖1-2-17 發光二極管等所制成的，當這種管子通以電流時將發出光來，這是由于電子與空穴直接復合而放出能量的結果。光電二極管的結構與PN結二極管類似，但在它的PN結處，通過管殼上的一