二極管的結構,種類,主要參數及其應用
發布時間:2019-02-19 責任編輯:xueqi
【導讀】將PN節用外殼包裝起來,並加上電極引線就構成了半導體二極管,簡稱二極管。下麵將介紹二極管的結構,種類,主要參數及其應用。
主要供應商有:NXP,DIODES,FAIRCHILD,LRC,ON,INFINEON等。
1.二極管的結構
二極管的幾種常見結構主要有點接觸型,麵接觸型和平麵型。詳情如下:
1)點接觸型二極管是由一根金屬絲經過特殊工藝與半導體表麵相接,形成PN節。因而麵積較小,不能通過較大的電流,但其節電容較小,一般在1pF以下,工作頻率可達100MHz以上,因此適用於高頻電路和小功率整流。
2)麵mian接jie觸chu型xing二er極ji管guan是shi采cai用yong合he金jin工gong藝yi製zhi成cheng的de。節jie麵mian積ji大da,能neng夠gou流liu過guo較jiao大da的de電dian流liu,但dan其qi結jie電dian容rong大da,因yin而er隻zhi能neng在zai較jiao低di頻pin率lv下xia工gong作zuo,一yi般ban僅jin作zuo為wei整zheng流liu管guan。
3)平麵型二極管是采用擴散法製成的。結麵積較大的可用於大功率整流,結麵積小的可作為脈衝數字電路中的開關管。
2.二極管的導電特性
erjiguanzuizhongyaodetexingjiushidanfangxiangdaodianxing。zaidianluzhong,dianliuzhinengcongerjiguandezhengjiliuru,fujiliuchu。xiamianjiandandishuomingerjiguandezhengxiangtexinghefanxiangtexing。
1)正向特性
zaidianzidianluzhong,jiangerjiguandezhengjijiezaigaodianweiduan,fujijiezaididianweiduan,erjiguanjiuhuidaotong,zhezhonglianjiefangshi,chengweizhengxiangpianzhi。bixushuoming,dangjiazaierjiguanliangduandezhengxiangdianyahenxiaoshi,erjiguanrengranbunengdaotong,liuguoerjiguandezhengxiangdianliushifenweiruo。zhiyoudangzhengxiangdianyadadaomouyishuzhi(這一數值稱為“門檻電壓”,鍺管約為0.2V,矽管約為0.6V)以後,二極管才能直正導通。導通後二極管兩端的電壓基本上保持不變(鍺管約為0.3V,矽管約為0.7V),稱為二極管的“正向壓降”。
2)反向特性
在zai電dian子zi電dian路lu中zhong,二er極ji管guan的de正zheng極ji接jie在zai低di電dian位wei端duan,負fu極ji接jie在zai高gao電dian位wei端duan,此ci時shi二er極ji管guan中zhong幾ji乎hu沒mei有you電dian流liu流liu過guo,此ci時shi二er極ji管guan處chu於yu截jie止zhi狀zhuang態tai,這zhe種zhong連lian接jie方fang式shi,稱cheng為wei反fan向xiang偏pian置zhi。二er極ji管guan處chu於yu反fan向xiang偏pian置zhi時shi,仍reng然ran會hui有you微wei弱ruo的de反fan向xiang電dian流liu流liu過guo二er極ji管guan,稱cheng為wei漏lou電dian流liu。當dang二er極ji管guan兩liang端duan的de反fan向xiang電dian壓ya增zeng大da到dao某mou一yi數shu值zhi,反fan向xiang電dian流liu會hui急ji劇ju增zeng大da,二er極ji管guan將jiang失shi去qu單dan方fang向xiang導dao電dian特te性xing,這zhe種zhong狀zhuang態tai稱cheng為wei二er極ji管guan的de擊ji穿chuan。

3. 二極管的主要參數及選型
二極管的參數表征了二極管性能的好壞及適用範圍。下麵將簡單介紹普通二極管的主要參數。
1)反向擊穿電壓UBR
二極管反向擊穿時的電壓值。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。
2)前向電壓Vf(Forward Voltage)
3) IF(AV) (AverageRectified Forward Current)
最(zui)大(da)正(zheng)向(xiang)工(gong)作(zuo)電(dian)流(liu)。是(shi)指(zhi)二(er)極(ji)管(guan)長(chang)期(qi)連(lian)續(xu)工(gong)作(zuo)時(shi)允(yun)許(xu)通(tong)過(guo)的(de)最(zui)大(da)正(zheng)向(xiang)電(dian)流(liu)值(zhi)。因(yin)為(wei)電(dian)流(liu)通(tong)過(guo)管(guan)子(zi)時(shi)會(hui)使(shi)管(guan)芯(xin)發(fa)熱(re),溫(wen)度(du)上(shang)升(sheng),溫(wen)度(du)超(chao)過(guo)容(rong)許(xu)限(xian)度(du)(矽管為140左右,鍺管為90左右)時,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。
3)反向電流 IR (Reverse Leakage)
fanxiangloudianliuzhierjiguanjiafanxiangfengzhigongzuodianyashidefanxiangdianliu。fanxiangdianliuda,shuomingguanzidedanxiangdaodianxingcha,yincifanxiangdianliuyuexiaoyuehao。fanxiangdianliushouwendudeyingxiang,wenduyuegaofanxiangdianliuyueda。guiguandefanxiangdianliujiaoxiao,zheguandefanxiangdianliuyaobiguiguandajishidaojibaibei。zhidezhuyideshifanxiangloudianliuyuwenduyouzhemiqiedeguanxi,dayuewendumeishenggao10,反向電流增大一倍。例如2AP1型鍺二極管,在25時反向電流若為250uA,溫度升高到35,反向電流將上升到500uA,依此類推,在75時,它的反向漏電流已達8mA,不僅失去了單方向導電特性,還會使管子過熱而損壞。又如,2CP10型矽二極管,25時反向電流僅為5uA,溫度升高到75時,反向電流也不過160uA。故矽二極管比鍺二極管在高溫下具有較好的穩定性。
4) 微變電阻 rD
如圖2-1-1-2所示,rD是二極管特性曲線上工作點Q 附近電壓的變化與電流的變化之比:rD=△UD/△iD
顯然,rD是對Q附近的微小變化區域內的電阻。
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:勢壘區是積累空間電荷的區域,當電壓變化時,就會引起積累在勢壘區的空間電荷的變化,這樣所表現出的電容是勢壘電容。
擴散電容:為了形成正向電流(擴散電流),注入P 區的少子(電子)在P 區有濃度差,越靠近PN結濃度越大,即在P 區有電子的積累。同理,在N區有空穴的積累。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。
CB在正向和反向偏置時均不能忽略。而反向偏置時,由於載流子數目很少,擴散電容可忽略。
4. 二極管的應用
二極管的應用及其廣泛,下麵例舉幾種常用的應用電路。
1)直流穩壓電路
二極管簡易穩壓電路中主要利用二極管的管壓降基本不變特性。二極管的管壓降特性:二極管導通後其管壓降基本不變,對矽二極管而言這一管壓降是0.6V左右,對鍺二極管而言是0.2V左右。上圖所示是由普通3隻二極管構成的簡易直流穩壓電路。電路中的VD1、VD2和VD3是普通二極管,它們串聯起來後構成一個簡易直流電壓穩壓電路。圖2-1-1-3.
2)溫度補償電路
PN結導通後的壓降基本不變,但不是不變,PN結兩端的壓降隨溫度升高而略有下降,溫度愈高其下降的量愈多,當然PN結兩端電壓下降量的絕對值對於0.6V而言相當小,利用這一特性可以構成溫度補償電路。上圖所示是利用二極管溫度特性構成的溫度補償電路。圖2-1-1-4.

3)控製電路
二極管導通之後,它的正向電阻大小隨電流大小變化而有微小改變,正向電流愈大,正向電阻愈小;反之則大。利用二極管正向電流與正向電阻之間的特性,可以構成一些自動控製電路。如圖9-43所示是一種由二極管構成的自動控製電路,又稱ALC電路(自動電平控製電路),它在磁性錄音設備中(如卡座)的錄音電路中經常應用。圖2-1-1-5。
4)限幅電路
二(er)極(ji)管(guan)最(zui)基(ji)本(ben)的(de)工(gong)作(zuo)狀(zhuang)態(tai)是(shi)導(dao)通(tong)和(he)截(jie)止(zhi)兩(liang)種(zhong),利(li)用(yong)這(zhe)一(yi)特(te)性(xing)可(ke)以(yi)構(gou)成(cheng)限(xian)幅(fu)電(dian)路(lu)。所(suo)謂(wei)限(xian)幅(fu)電(dian)路(lu)就(jiu)是(shi)限(xian)製(zhi)電(dian)路(lu)中(zhong)某(mou)一(yi)點(dian)的(de)信(xin)號(hao)幅(fu)度(du)大(da)小(xiao),讓(rang)信(xin)號(hao)幅(fu)度(du)大(da)到(dao)一(yi)定(ding)程(cheng)度(du)時(shi),不(bu)讓(rang)信(xin)號(hao)的(de)幅(fu)度(du)再(zai)增(zeng)大(da),當(dang)信(xin)號(hao)的(de)幅(fu)度(du)沒(mei)有(you)達(da)到(dao)限(xian)製(zhi)的(de)幅(fu)度(du)時(shi),限(xian)幅(fu)電(dian)路(lu)不(bu)工(gong)作(zuo),具(ju)有(you)這(zhe)種(zhong)功(gong)能(neng)的(de)電(dian)路(lu)稱(cheng)為(wei)限(xian)幅(fu)電(dian)路(lu),利(li)用(yong)二(er)極(ji)管(guan)來(lai)完(wan)成(cheng)這(zhe)一(yi)功(gong)能(neng)的(de)電(dian)路(lu)稱(cheng)為(wei)二(er)極(ji)管(guan)限(xian)幅(fu)電(dian)路(lu)。圖(tu)2-1-1-6所示是二極管限幅電路。在電路中,A1是集成電路(一種常用元器件),VT1和VT2是三極管(一種常用元器件),R1和R2是電阻器,VD1~VD6是二極管。

5)開關電路
開關二極管同普通的二極管一樣,也是一個PN結的結構,不同之處是要求這種二極管的開關特性要好。當給開關二極管加上正向電壓時,二極管處於導通狀態,相當於開關的通態;當dang給gei開kai關guan二er極ji管guan加jia上shang反fan向xiang電dian壓ya時shi,二er極ji管guan處chu於yu截jie止zhi狀zhuang態tai,相xiang當dang於yu開kai關guan的de斷duan態tai。二er極ji管guan的de導dao通tong和he截jie止zhi狀zhuang態tai完wan成cheng開kai與yu關guan功gong能neng。開kai關guan二er極ji管guan就jiu是shi利li用yong這zhe種zhong特te性xing,且qie通tong過guo製zhi造zao工gong藝yi,開kai關guan特te性xing更geng好hao,即ji開kai關guan速su度du更geng快kuai,PN結的結電容更小,導通時的內阻更小,截止時的電阻很大。圖2-1-1-7。
6)檢波電路
圖所示是二極管檢波電路。電路中的VD1是檢波二極管,C1是高頻濾波電容,R1是檢波電路的負載電阻,C2是耦合電容。圖2-1-1-8。

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