特殊二极管

特殊二极管

引言

前面主要讨论了普通二极管,另外还有一些特殊用途的二极管,如稳压二极管、发光二极管、光电二极管和变容二极管等,现介绍如下。

1.稳压管

稳压管是由硅材料制成的特殊面接触型二极管，与普通二极管不同的是，稳压管的正常工作区域是PN 结的反向齐纳击穿区，故而也称为齐纳二极管。

（1）稳压管的工作特性

稳压二极管简称稳压管,它的特性曲线和符号如图1.4.1所示。

显然稳压管的伏安特性曲线比普通二极管的更加陡峭。稳压二极管的反向电压几乎不随反向电流的变化而变化、这就是稳压二极管的显著特性。

（2）稳压二极管的主要参数

1）稳定电压U Z 。

稳定电压是稳压管工作在反向击穿区时的稳定工作电压。由于稳定电压随着工作电流的不同而略有变化, 因而测试U z 时应使稳压管的电流为规定值。稳定电压Ｕｚ是根据要求挑选稳压管的主要依据之一。不同型号的稳压管, 其稳定电压值不同。同一型号的管子, 由于制造工艺的分散性, 各个管子的Ｕｚ值也有差别。例如稳压管２DW7C, 其Ｕｚ＝６.1～６.５V , 表明均为合格产品, 其稳定值有的管子是６.１V , 有的可能是６.５V 等等, 但这并不意味着同一个管子的稳定电压的变化范围有如此大。

2）稳定电流I Z 。

稳定电流是使稳压管正常工作时的最小电流, 低于此值时稳压效果较差。工作时应a )U Z ∆U Z U B U A U / V O ∆ I Z I Z I A (I Zmin )I B (I Zmax )A B I / mA

V 图1.4.1稳压二极管的特性曲

(a)伏安特性曲线 (b)符号

使流过稳压管的电流大于此值。一般情况是, 工作电流较大时, 稳压性能较好。但电流要受管子功耗的限制, 即

I z max=P z/U z 。

3）耗散功率P zm

由于稳压管两端的电压值为Ｕｚ,而管子中又流过一定的电流, 因此要消耗一定的功率。这部分功耗转化为热能, 会使稳压管发热。Ｐｚ取决于稳压管允许的温升。

4）动态电阻r Z

r Z 是稳压二极管在击穿状态下，两端电压变化量与其电流变化量的比值。反映在特性曲线上，是工作点处切线斜率的倒数。 r Z 随工作电流增大而减小。 r Z 的数值一般为几欧姆到几十欧姆。

2．发光二极管

发光二极管与普通二极管一样,也是由PN 结构成的,同样具有单向导电性,但在正向导通时能发光,所以它是一种把电能转换成光能的半导体器件。电路符号如图1.4.2所示。当发光二极管正偏时，注入到N 区和P 区的载流子被复合时，会发出可见光和不可见光。

单个发光二极管常作为电子设备通断指示灯或快速光源及光电耦合器中的发光元件等。

发光二极管一般使用砷化镓、磷化镓等材料制成。现有的发光二极管能发出红黄绿等颜色的光。发光管正常工作时应正向偏置，因死区电压较普通二极管高，因此其正偏工作电压一般在1.3V 以上。

发光管属功率控制器件，常用来作为数字电路的数码及图形显示的七段式或阵列器件。

3.光电二极管

光电二极管也称光敏二极管，是将光信号变成电信号的半导体器件，其核心部分也是一个PN 结。光电二极管PN 结的结面积较小、结深很浅，一般小于一个微米。

光电二极管工作在反偏状态,它的管壳上有一个玻璃窗口，以便接受光照，如图1.4.3所示。无光照时，反向电流很小，称为暗电流；有光照射时，携带能量的光子进入PN 结后，把能量传给共价键上的束缚电子，使部分价电子挣脱共价键的束缚，产生电子—空穴对，称为光生载流子。光生载流子在反向电压作用下形成反向光电流，其强度与光照强度成正比。

光电二极管的检测方法和普通二极管的一样,通常正向电阻为几千欧,反向电阻为无穷大。V

图1.4.2 发光二极管电路符号

否则光电二极管质量变差或损坏。当受到光线照射时,反向电阻显著变化,正向电阻不变。

本节小结 本节主要介绍了几种特殊二极管，需掌握的内容是：稳压二极管的特性及其主要参数；发光二极管及光电二极管的主要特性及电路符号。

V

图1.4.3 光电二极管电路符号