二极管

发光二极管的伏安特性与普通二极管相似，它 的正向导通电压在1.35V到2.5V之间，其最高反 向截止电压约在－3V与－6V之间。发光二极管 的发光亮度随通过的正向电流成正比地增加， 但正向电流过大时，亮度的增加趋缓。发光二 极管的典型工作电流为10mA。
• 发光二极管广泛用来构成七段数字 显示器可显示0到9的十个数字。有 共阳极和共阴极连接的两种方法， R为限流电阻。
图1.1-31 变容二极管的符号和特性曲线
图1.1-31 变容二极管结构随反向偏压的变化
发光二极管
发光二极管(Light-Emitting Diode ， 简写为 LED)是由电能转换为光能的一种 半导体器件。 特性：当外加正偏电压时，电子与其间 的空穴复合而发光。例如，磷砷化镓 (GaAsP)发红光或黄光，磷化镓(GaP)发红 光或绿光，氮化镓(GaN)发蓝光，砷化镓 (GaAs)发不可见的红外光等。
光敏二极管工作在 反向偏臵状态，流 过它的电流随着照 度的增大而增大,电 阻减少,它具有变阻 特性。
图1.1-39
光敏二极管的结构和符号
图1.1-40
光敏二极管的特性曲线
光电耦合器 光电耦合器是由一个光发射器和一个光接 收器组成，它们都被封装在一个不透光的外壳 内，以防止外界的干扰。它运用红外线发光二 极管作为光发射器。光接收器也称为检测器， 可以采用光敏二极管、光敏晶体管或光敏可控 硅元件。
判断b极
判断C、E极
实验原理
二极管的伏安特性曲线 及参数
I
U
+
反向击穿电 压U(BR) 反向截止区
导通压降: 硅 管0.6~0.7V,锗 管0.2~0.3V。
E
U
反向漏电流 （很小，A级） 死区电压 硅管 0.5V,锗管0.2V。
实验原理
A 桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形 D4 u2 RL
实验内容
*5.可控硅性能测试
按图连接电路。接通开关1，测量可控硅的电压和电流； 触接开关2后，观察可控硅的电压和电流变化，并记录。 断开开关1，马上接通，观察可控硅的电压和电流变化。 V mA 12V 开关2 1KΩ 开关1
END
结构：三个PN结的四层结构 三个电极：阳极A和阴极K，控制极(或称门 极)G 螺栓：阳极引出端，同时可以利用它固定散 热片；另一端有两根引出线，其中粗的一根 是阴极引线，细的是控制极引线。
晶闸管导通必须同时具备两个条件： 1.晶闸管阳极电路加正向电压； 2.控制极加适当的正向电压(实际工作中， 控制极加正触发脉冲信号)。
稳压管 稳压二极管符号 + 稳压二极管工作在 反向击穿状态下, 工作电流IZ在Izmax 和 Izmin之间时,其 两端电压近似为常 数 稳压二极管特性曲线 I 稳定 正向同 电压 普通二 UZ 极管 U IZmin IZ IZmax
稳定 电流
变容二极管
变容二极管通常是由硅半导体材料制成，其特 点是结电容随电压的变化而变化。变容二极管工作 在反向截止状态，其结电容随着反向电压的增大而 下降。
2.半导体三极管及其分类
半导体三极管是具有电流放大功能的元件 按频率分：高频管、低频管 按功率分：小、中、大功率管 按材料分：硅管、锗管 按类型分：NPN型、PNP型
半导体三极管的型号命名
国家标准对半导体三极管的命名如下: 同一型号中的不同规格 3 D G 110 B 同种器件型号的序号 器件的种类 材料 三极管 第二位：A锗PNP管、B锗NPN管、 C硅PNP管、D硅NPN管 第三位：X低频小功率管、D低频大功率管、 G高频小功率管、A高频大功率管、K开关管
电子技术实验
实验1 特殊二极管测试和应用实验
实验目的
1. 二极管性能分析 2. 二极管伏安特性测试 3. 特殊二极管的应用
1.半导体二极管分类及测试 二极管是由一个单向导电的PN结成。
①根据PN结构造面的特点，晶体二极管为： 点接触型 二极管、键型二极管、合金型二极管、扩散型二极管 、 台面型二极管、平面型二极管、合金扩散型二极管、外 延型二极管 、肖特基二极管； ②根据用途分为：检波用二极管、整流用二极管、限幅 用二极管 、调制用二极管、混频用二极管、放大用二 极管、开关用二极管、变容二极管、频率倍增用二极管、 稳压二极管、PIN型二极管（PIN Diode）、雪崩二极管 (Avalanche Diode)、江崎二极管 （Tunnel Diode）、 快速关断（阶跃恢复）二极管 (Step Recovery Diode)、 肖特基二极管 （Schottky Barrier Diode）、阻尼二 极管、瞬变电压抑制二极管、双基极二极管（单结晶体 管）、发光二极管；等等
③击穿特性：当反向电压增加到某一数值时，反向电流急剧增大，这种现 象称为反向击穿（见曲线III）。这时的反向电压称为反向击穿电压，不同 结构、工艺和材料制成的管子，其反向击穿电压值差异很大，可由1伏到几 百伏，甚至高达数千伏。
④频率特性：由于结电容的存在，当频率高到某一程度时，容抗小到使PN 结短路。导致二极管失去单向导电性，不能工作，PN结面积越大，结电容 也越大，越不能在高频情况下工作。
3. 发光二极管性能测试
将万用表放在hFE档,将发光二极管插在三 极管的C、E端口，如发光，用另一块万用表测 试导通电压；如不发光，调换二极管管脚，完 成电压测量。
UD=
实验内容
4. 光敏二极管性能测试
测量光敏二极管的电阻，然后遮住光线，再测量 型及管脚判别及测试
• 管型和基极b的测试：三极管可以看成 是两个背靠背的PN结结构。对NPN型 三极管来说，基极是两个结的公共阳 极；而对PNP型三极管来说，基极是 两个结的公共阴极。因此，判别公共 极是阳极还是阴极，即可知道该管是 NPN型还是PNP型三极管。
三极管测试步骤
① 先用万用表的 【 】档测试三极管两个 PN结，并可测得三个参数（三极管的结构、 基极、材料）。 ② 根据己测得三极管的结构、基极，再调节万 用表旋钮到【 hFE 】档，选择对应的结构插 孔，把基极引脚插入，另外两引脚分别插入 E和C插孔读数，然后两引脚对调再读数，两 次测量值较大的值表示两引脚与对应E和C是 相符的。测得三极管的β值和确定E、B、C 引脚。
常见半导体二极管
二极管测试原理
PN结正向偏置测试
PN结反向偏置测试
用万用表
档测试
硅二极管正向压降为0.6～0.8v，反向截止。
锗二极管正向压降为0.1～0.3v，反向截止。
二极管测试方法
1、将万用表的旋转钮 转到二极管测量处。
二极管测试方法
2、红表笔接正，黑表笔接负， 万用表显示0.5~0.7，此数为 正向导通电压。
双极型三极管的参数
参数 型号 3AX31D 3BX31C 3CG101C 3DG123C 3DD101D 3DK100B 3DKG23
PCM mW 125 125 100 500 5A 100 250W
I CM mA 125 125 30 50 5A 30 30A
VRCBO VRCEO VREBO V V V 20 12 40 24 45 40 30 300 250 4 25 15 400 325
U（V） 0.1 I
0.2
0.3
0.4
0.5
UD
实验内容
2. 稳压二极管性能测试
把电源电压调到最小，按图连接电路。从 小到大逐渐改变电压，使电流为不同值。用万 用表测量电压变化，完成下表。注意电流不要 超过10mA，以免损坏稳压管
实验内容
V 5-27V
mA
1KΩ
I（mA）1 UW
2
4
5
10
实验内容
晶闸管一旦导通后，控制极就失去了控制 作用。
伏安特性
晶闸管的伏安特性曲线
实验内容
1. 二极管性能测试
1.用万用表测量二极管的正反向电压，记录导通 电压UD。
2.按图连接电路,调节电位器,使电压为不同值,完 成下表。(如果达不到给定值，可改变电阻）
UD=
实验内容
V mA 12V 22K 10KΩ
可控硅整流器
可控硅整流器(也称晶闸管)是一种 大功率半导体电子器件，主要用在大功 率交流电与直流电的相互转换和交、直 流电路的开关控制与调压电路中。 将交流电转换为直流电称为整流， 直流电转换为交流电称为逆变。用晶闸 管构成的电能转换或控制设备与其它方 法(如发电机—电动机组)相比，具有设 备体积小、重量轻、效率高、无噪声、 使用寿命长等许多优点。
光敏二极管 光敏二极管：光能转换为电能的一种半导体 器件，它有一个能受到光辐射的PN结。 当这样的光子进入PN结后，便会将它的能量 赋给电子，而电子接受到足够的能量后，就 能够挣脱原子轨道的束缚，于是便成对地产 生自由电子和空穴，它们将对流过PN结的电 流发生影响。 这种作用过程称为内部的光电效应。
I C BO μA ≤6 ≤6 0.1 0.35 ≤2mA ≤0.1
fT MHz *≥ 8 *≥ 8 100
300 8
三极管测试原理
三极管测试原理
• 半导体三极管和二极管一样是非线性器件，是一种 电流控制器件，即通过基极电流或射极电流去控制 集电极电流。所谓放大作用，实质上就是一种控制 作用，但要注意的是三极管的发射结必须正向偏置， 而集电结必须反向偏置。 • 三极管的品种较多，从制造材料不同可分为锗管和 硅管；从导电类型可分为NPN型和PNP型；从耗散 功率可分为小功率、中功率和大功率管。在使用前 或检查其性能时，应进行必要的测量，尤其是新、 旧型号并存，国内、国外器件同时使用，器件上型 号不清时，更应作某些基本测量
D1
D3 D2
uL
u2>0 时 D1,D3导通 D2,D4截止 电流通路: A D1 RLD3B
u2<0 时 D2,D4导通 D1,D3截止 电流通路: B D2 RLD4A
B
u2
t
uD4,uD2
uD3,uD1
t
uo
t
二极管工作特点:单向导电性
实验原理
特殊二极管包括： 稳压管,变容二极管,光电二极管、 发光二极管,可控硅整流器等。 应用：控制、传感器、显示、可控整 流、逆变和各种自动控制设备中。
3、红表笔接负，黑表笔 接正，万用表显示1. ， 这表示二极管截至。
注意：应保证进行2、3两个步骤测量，而且结果均符合上 述要求，表明此二极管为可以使用的二极管。
二极管选用常识
选用二极管要注意的几个方面： ①正向特性：在二极管两端的正向电压（P为正、N为负）很小时（锗管小 于0.1伏，硅管小于0.5伏），管子不导通处于“死区”状态，当正向电压 起过一定数值后，管子才导通，电压再稍微增大，电流急剧暗加（见曲线I 段）。不同材料的二极管，起始电压不同，硅管为0.5-.7伏左右，锗管为 0.1-0.3左右。 ②反向特性：二极管两端加上反向电压时，反向电流很小，当反向电压逐 渐增加时，反向电流基本保持不变，这时的电流称为反向饱和电流（见曲 线II段）。不同材料的二极管，反向电流大小不同，硅管约为1微安到几十 微安，锗管则可高达数百微安，另外，反向电流受温度变化的影响很大， 锗管的稳定性比硅管差。