1.2 半导体二极管笔记

news2024/11/16 19:35:23

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半导体二极管本质上就是一个PN结,具有单向导电性。

二极管按半导体材料的不同可以分为硅二极管、锗二极管和砷化镓二极管等。

二极管按照可PN接触形式分为点接触型、面接触型和平面型二极管三类,如下图所示:
在这里插入图片描述

点接触型管子(一般为锗管)中不允许通过较大的电流,因结电容小,可用在检波和变频等高频电路以及小功率电路中,也用作数字电路中的开关元件。如国产的2AP型、2AK型,国外产的1N4001等 。
面接触型二极管(一般为硅管) PN 结的面积大,允许流过的电流大,但只能在较低频率下工作,可用作工频大电流整流电路。如国产的2CZ型、2CP型,国外产的1N4678等 。
平面型二极管一般用于集成电路制造工艺中。它的PN结面积可大可小,可用在高频整流和开关电路中。

有些二极管还分为P型二极管和N型二极管,但是并不是指只有P型半导体或者N型半导体,而是以谁为基底(一般就是占的面积比较大的那一端)命名。

常见的二极管有金属、塑料和玻璃三种封装形式。按照应用的不同,二极管分为整流、检
波、开关、稳压、发光、光电、快恢复和变容二极管等。根据使用的不同,二极管的外形各异,下图所示为几种常见的二极管外形

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一、符号

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阳极:P端接电源正极

阴极:N端接电源负极

从阳极到阴极就是产生正向电压的方向。

二、 伏安特性

二极管的伏安特性:二极管两端的电压u及其流过二极管的电流i之间的关系曲线。

1、正向特性

正向特性:二极管外加正向电压时,电流和电压的关系。

如下图所示,当二极管所加正向电压比较小时( 0 < u < U t h 0<u<U_{th} 0<u<Uth),二极管上流经的电流为0,管子仍截止,称为正向截止,此区域称为死区, U t h U_{th} Uth称为死区电压(门坎电压)。硅二极管的死区电压约为0.5V,锗二极管的死区电压约为0.1V。
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导通电压:Si:0.6~ 0.8V;Ge:0.2~0.3V

到了导通电压,二极管才能正常通电。至于为什么会有截止电压,是因为克服内电场的需要。

2、反向特性

反向特性:二极管外加反向电压时,电流和电压的关系。

由上图可见,二极管外加反向电压时,反向电流很小(Si管10-15~10-10A,Ge管
10-10~10-7A),而且在相当宽的反向电压范围内,反向电流几乎不变,因此,称此电流值为二极管的反向饱和电流 I S I_S IS

3、反向击穿特性

从上图可见,当反向电压的值增大到 U B R U_{BR} UBR时,反向电压值稍有增大,反向电流会急剧增大,称此现象为反向击穿, U B R U_{BR} UBR为反向击穿电压。

利用二极管的反向击穿特性,可以做成稳压二极管,但一般的二极管不允许工作在反向击穿区。

二、二极管的主要参数

1、最大整流电流 I F I_F IF

最大整流电流 I F I_F IF是指二极管长期连续工作时,允许通过二极管的最大正向电流的平均值。

2、反向击穿电压 U B R U_{BR} UBR

反向击穿电压是指二极管击穿时的电压值。

3、反向饱和电流 I S I_S IS

它是指管子没有击穿时的反向电流值。其值越小,说明二极管的单向导电性越好。

毕竟我们需要的是半导体的单向导通性能,而不是两个方向都可以导通,所以反向电流最好是小一点性能好。

4、最高工作频率 f m f_m fm

决定于极间电容,当工作频率> f m f_m fm,二极管的单向导电性降低。?

电容是具有隔直通交的性能,频率越高,交流电越能通过。

5、极间电容 C d C_d Cd

四、二极管的测试

1、二极管极性的判定

(1)目测判别极性

在这里插入图片描述

(2)用万用表检测二极管
a. 用指针式万用表检测

原理:由于二极管单向导通性能,那从P到N的电阻很小,从N到P的电阻就会很大。

红表笔是(表内电源)负极,黑表笔是(表内电源)正极。

测量方法:正反向电阻在 R×20K或 R×200 k 挡测量各测量一次,测量时手不要接触引脚。如果测出来某个方向的电阻很小,那就是正向电阻,黑表笔接的那一端就是P端,红表笔N端。

一般硅管正向电阻为几千欧,锗管正向电阻为几百欧;反向电阻为几百千欧。正反向电阻相差不大为劣质管。

b. 用数字式万用表检测

在这里插入图片描述挡进行测量,当 PN 结完好且正偏时,显示值为PN 结两端的正向压降 (V)。反偏时,显示.OL 。

2、二极管好坏的判定

(1)若测得的反向电阻很大(几百千欧以上),正向电阻很小(几千欧以下),表明二极管性能良好。

(2)若测得的反向电阻和正向电阻都很小,表明二极管短路,已损坏。

(3)若测得的反向电阻和正向电阻都很大,表明二极管断路,已损坏。

我国半导体器件的命名方式

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