常用电子元器件的识别及测量_2

IF
O
UTO
UF
U
二极管的伏安特性曲线
晶体二极管的基本特性
静态特性（二极管伏安特性图）
主要指其伏安特性
当二极管承受的正向电压大到一定值 （门槛电压 UTO），正向电流才开始明显增加，处于稳定导通状 态。与正向电流IF 对应的二极管两端的电压UF 即为 其正向电压降。当二极管承受反向电压时，只有少 子引起的微小而数值恒定的反向漏电流。
晶体二极管的基本结构
晶体二极管是由一个PN结、制备上相应的电极引线 和管壳封装而成的。由P区引出的电极引线为正极， 由N区引出的电极为负极。
晶体二极管的几种外形
晶体二极管的基本结构与符号
a)点接触型 b) 面接触型 c) 平面型 d)二极管的符号
晶体二极管的伏安特性

二极管的伏安特性 二极管的伏安特性就是指流过二 极管中的电流I与其端电压U之间 I 的关系曲线
PN 结
势垒电容只在外加电压变化时才起作用，外加电压频率越高，
势垒电容作用越明显。势垒电容的大小与PN结截面积置时起作用。在正向偏置时，当正向
电压较低时，势垒电容为主；正向电压较高时，扩散电容为 结电容主要成分
结电容影响PN结的工作频率，特别是在高速开关的状态下，
势垒电容讨论
PN 结
1、PN结势垒电容和平板电容的不同 电容随外加电压变化 势垒区内充满电荷 2、PN结势垒电容与杂质浓度、杂质分布、结面 积、外加电压有关 扩散电容随正向电压按指数关系变化 PN结正偏时主要为扩散电容， 反偏时主要为势垒电容 PN结在正偏，零偏及反偏压下均具有电容效 应。
从性能上可分为快速恢复和超快速恢复两个等级。前者反向恢复时间为数百
纳秒或更长，后者则在100ns以下，甚至达到20~30ns。
各种类型的二极管


稳压二极管： 稳压二极管是一种用特殊工艺制成的硅材料面接触 型晶体二极管，它在反向击穿时，在一定的电流范 围内，端电压几乎不变，表现出稳压特性，因而广 泛应用于稳压电源与限幅电路中。 稳压二极管击穿的性质： 对于空间电荷区比较窄（也就是稳压值比较低）的 稳压管来说，是属于齐纳击穿的性质，因为宽度窄 了之后，电场强度就大，容易产生电子空穴对，但 是电子和空穴在PN结内产生碰撞和连锁反应的机会 就要少；反之如果空间电荷区较宽，雪崩击穿则是 主要的。对于硅稳压二极管来说，它们的分界大约 是从4V到7V，即4V以下的稳压管属于齐纳击穿，7V 以上的属于雪崩击穿，而在4V到7V中间的稳压管则 是两种情况都有。
各种类型的二极管
肖特基二极管的伏安特性、结构与符号
a） 伏安特性 b）结构 c）符号
各种类型的二极管
肖特基二极管的弱点
当反向耐压提高时其正向压降也会高得不能满足要求，因此
多用于200V以下 而且必须更严格地限制其工作温度
肖特基二极管的优点
反向恢复时间很短（10~40ns）
反向漏电流较大且对温度敏感，因此反向稳态损耗不能忽略，
PN结的击穿现象
PN 结


PN 结几种不正常的击穿曲线 软击穿 低击穿 管道型击穿 靠背椅击穿
几种不正常的击穿曲线
PN 结
三、PN结电容效应 PN结的电荷量随外加电压而变化，呈现电容效应， 称为结电容CJ，又称为微分电容。结电容按其产生机 制和作用的差别分为势垒电容CB和扩散电容CD 势垒电容 当外加电压周期性变化时，载流子则周期性地流入或 流出势垒区，相当于电容周期地充电，放电。这就是 PN结势垒电容，用CB表示 。 扩散电容 正向偏压时，在其势垒区二边的扩散区的电荷随外加 电压的变化所产生的电容效应称为“扩散电容”用CD 表示，反应了积累在扩散区中的非平衡载流子电荷随 电压的变化规律。
可能使其单向导电性变差，甚至不能工作，应用时应加以注 意。
二极管
二极管
一、二极管： 二极管是一种半导体电子器件。二极管又称晶体二极管, 简称二极管(diode) 它是只往一个方向传送电流的电子零件。它最主要的特 性就是单向导电的特性；具有按照外加电压的方向，使 电流流动或不流动的性质。 晶体二极管为一个由p型半导体和n型半导体形成的p-n结， 在其界面处两侧形成空间电荷层，并建有自建电 场。当不存在外加电压时，由于p-n 结两边载流子浓度 差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处 于电平衡状态。 二极管从材质上分为：锗二极管和硅二极管两类，硅二 极管广泛应用。
光敏二极管
光敏二极管是一种光能与电能进行转换的器件。PN结型 光敏二极管充分利用PN结的光敏特性，将接收到光的变 化转换成电流的变化。
光敏二极管的外形和符号
a）常见外行 b）符号
光敏二极管的伏安特性 a） 伏安特性 b）工作在第一象限的等效电路 c）工作在第 三象限的等效电路 d）工作在第四象限的等效电路
二极管
二极管从作用上分为：整流二极管、稳压二极管、发光二极
管等。 二极管的重要指标：一是最高反向击穿电压，加到二极管上 电压峰值不能超过额定电压；二是正向工作电流，工作电流 不能超过额定工作电流。 正向恢复时间：二极管从截止到正向偏压后的导通需要一段 时间。 截止时间：二极管从导通转为截止需要一段时间。 这两个时间的和称为开关时间，开关时间愈短愈好。正向恢 复时间一般比反向恢复时间短得多。 提高开关速度的途径有：减小正向导通时非平衡载流子的存 储量Q；加速存储电荷量Q消失的过程。
动态特性 动态特性——因结电容的存在，三种状态之间的
转换必然有一个过渡过程，此过程中的电压—电 流特性是随时间变化的
晶体二极管的主要参数
① ② ③ ④ ⑤
最大整流电流ICM 最高反向工作电压URM 反向电流IR 最高工作频率fM 最大耗散功率PCM
各种类型的二极管
普通二极管（General Purpose Diode）
PN 结
PN结 隧道击穿（齐纳击穿）
隧道击穿是在足够大强电场作用下，由隧道效应使大 量电子从共价键中拉出来，产生电子空穴对（其效果 和温度升高相仿），由于这时载流子突然增多所以出 现击穿的现象。又称齐纳击穿。
PN结 隧道击穿示意图
PN 结
PN结 热电击穿
PN结加偏压增加，温度上升，反向电流增大，两者循环下 去，最终导致反向电流无限增大而发生击穿。
PN 结
PN结 雪崩击穿
当电场强度增加时，载流子所获得的能量也要比以前大，于是有可能和晶体结 构中的外层电子碰撞使其脱离原子的束缚，而被撞出来的载流子在得到一部分 能量之后又可以去碰撞其它的外层电子，这种连锁反应就造成了载流子突然剧 增的现象。
雪崩击穿示意图 影响雪崩击穿电压的主要因素 1、杂质浓度对击穿电压的影响。 2、外延层厚度对击穿电压的影响。 3、PN结形状对雪崩击穿电压的影响。
恢复过程很短特别是反向恢复过程很短（5s以下）的二极管，也简称快
速二极管
工艺上多采用了掺金措施 有的采用PN结型结构 有的采用改进的PiN结构 采 用 外 延 型 PiN 结 构 的 的 快 恢 复 外 延 二 极 管 （ Fast Recovery Epitaxial
Diodes——FRED），其反向恢复时间更短（可低于50ns），正向压降也很 低（0.9V左右），但其反向耐压多在400V以下
又称整流二极管（Rectifier Diode） 多用于开关频率不高（1kHz以下）的整流电路中
其反向恢复时间较长，一般在5s以上，这在开关
频率不高时并不重要
正向电流定额和反向电压定额可以达到很高，分
别可达数千安和数千伏以上
各种类型的二极管
快恢复二极管（Fast Recovery Diode —— FRD）
用数字万用表测量三极管
（1）用数字万用表的二极管档位测量三极管的类型和基极b 判断时可将三极管看成是一个背靠背的PN结，按照判断二 极管的方法，可以判断出其中一极为公共正极或公共负极， 此极即为基极b。对NPN型管，基极是公共正极；对PNP型 管则是公共负极。因此，判断出基极是公共正极还是公共负 极，即可知道被测三极管是NPN或PNP型三极管。 （2）发射极e和集电极c的判断 利用万用表测量β（HFE）值的档位，判断发射极e和集电极 c。将档位旋至MFE基极插入所对应类型的孔中，把其于管 脚分别插入c、e孔观察数据，再将c、e孔中的管脚对调再看 数据，数值大的说明管脚插对了。
正向恢复过程中也不会有明显的电压过冲
在反向耐压较低的情况下其正向压降也很小，明显低于快恢
复二极管
其开关损耗和正向导通损耗都比快速二极管还要小，效率高
发光二极管
简写为LED，是一种将电信号转换成光信号的特殊二极管。
发光二极管的一般结构、管芯、外型和符号 a）磷砷镓发光二极管的管芯 b）封装结构 c）符号
稳压二极管的伏安特性与符号
a）伏安特性 b）符号
各种类型的二极管
① ② ③ ④ ⑤
稳压二极管的主要参数 稳压电压UZ 稳压电流IZ 额定功耗PZM 动态电阻rZ 温度系数α
肖特基二极管 由一根金属丝经过特殊工艺与半导体表面紧密接触的点接 触型二极管称为肖特基势垒二极管（Schottky Barrier Diode——SBD），简称为肖特基二极管 20世纪80年代以来，由于工艺的发展得以在电力电子电路 中广泛应用 在高速集成电路、微波技术等许多领域中也有广泛的应用。
常用电子元器件的识别及测量 （二）
一、PN结 二、二极管 三、晶体管（半导体三极管） 四、晶闸管（可控硅） 五、电力场效应晶体管 六、绝缘栅双极晶体管（IGBT）
PN 结
PN 结
一、PN结的制备 在N型(或P型)半导体单晶片衬底上，分别采用不同的 掺杂方法，使原来半导体的一部分变成P型，（或N 型），那么在P型半导体与N型半导体的交界面处就 形成了PN结，如图
二级管电路
内部结构
贴片二极管
晶体管（半导体三极管）
三极管： 三极管是一种半导体电子器件，全称应为半导体三极管，也称双极 型晶体管,晶体三极管,是一种电流控制电流的半导体器件.其作用是 把微弱信号放大成辐值较大的电信号, 也用作无触点开关。 三极管从材质上分为锗三极管和硅三极管两类，广泛应用硅三极 管。 三极管形式上分为PNP型三极管、NPN型三极管两类。 三极管的重要指标是最大工作电压，加到三极管上电压峰值不能 超过额定电压。二是工作电流，工作电流不能超过额定工作电流， 三极管用万用表二极管测试档及三极管测试档结合进行测量，测量 三极管管脚间正向电阻，反向电阻判定三极管脚，三极管测试 档测试好坏。 在三极管的基础上衍生的产品，既三极管的分支产品有单结晶体 管、场效应管、阻尼三极管，测量方法同普通三极管有区别。
PN结的反向抽取作用：是指反向结空间电荷区具有的抽取
(或收集)少子的重要作用。
PN 结
二、 PN结的击穿 PN结反向电压超过某一数值时，反向电流急剧增加的现 象称为“PN结击穿”， 这时的电压称为击穿电压（VR） 产生击穿的机制 热效应、隧道效应、雪崩效应 一般：隧道击穿的电压较低。（Si PN 结VB <4.5 V） 雪崩击穿的电压较高。（Si PN 结VB >6.7 V） 非破坏性可逆击穿 热击穿属于破坏性击穿
变容二极管
变容二极管利用了PN结势垒电容可以利用改变反向电压 即可改变电容大小的原理。
变容二极管
a）符号 b）结电容与电压的关系
二极管的测量
二极管的测量：
用数字万用表的二极管档位测量二极管。 若将红表笔接二极管阳（正）极，黑表笔接二极管阴（负） 极，则二极管处于正偏，万用表有一定数值显示。 若将红表笔接二极管阴极，黑表笔接二极管阳极，二极管处 于反偏，万用表高位显示为“1”或很大的数值，此时说明二 极管是好的。 在测量时若两次的数值均很小，则二极管内部短路；若两次 测得的数值均很大或高位为“1”，则二极管内部开路 。
PN 结
结：两种物质形成原子或分子级接触称为结或接触。
PN 结：在同一块半导体单晶中N型区与P型区的交界面以及
交界面两侧的过渡区。 非平衡PN结 处于一定偏置状态下的PN结称为非平衡PN结 当P区接电源的正极，N区接电源的负极，称为正向PN结。 反之，则称反向PN结。
PN结的反置：是指P区接电流源负极，N区接电源正极。