半导体二极管(课件)

半导体二极管
小结：二极管的伏安特性
特点：非线性
I
反向击穿
电压U(BR)
正向特性
P+ – N
导通压降
硅0.6~0.8V 锗0.2~0.3V
反向电流 在一定电压 范围内保持 常数。
P– + N 反向特性
U 死区电压 硅管0.5V,
锗管0.1V。
外加电压大于反向击 穿电压二极管被击穿， 失去单向导电性。
2 反向特性
OB段称为反向特性。这时二极
管加反向电压，反向电流很小。
当温度升高时，半导体中本征激发 UBR 增加，是少数载流子增多，故反向 B 电流增大，特性曲线向下降。
A
iD
D
C
o
uD
3 反向击穿特性
BA段称为反向击穿特性
当二极管外加反向电压大于一定数值时，反向电流 突然剧增，称为二极管反向击穿。
如果测得二极管的正、反向电阻都很小，甚至为零，表示管子 内部已短路。
如果测得二极管的正、反向电阻都很大，则表示内部已断路。
六、 特殊二极管
整流二极管、检波二极管、开关二极管具有相似的伏安特性曲 线，均属于普通二极管。为了适应各种不同功能的要求，许多特殊 二极管应运而生，如稳压管、发光管、光电管等。
螺栓端为负极
塑料封装二极管 金属封装二极管
玻璃封装二极管
白环为负极
黑环为负极
几个概念
半导体
1.绝缘体 2.导体 3.半导体 4.举例说明（学生回答） 干木头、导线等
半导体二极管是由一个PN结及它所在的 结构 半导体再加上电极引线和管壳构成。
类型
按材料分类
硅管，锗管
点接触型 按结构分类
面接触型
硅平面型
6.4 变容二极管
变容二极管的图形符号
变容二极管像稳压二极管一样，工作于反向偏置状态。 实物及图形符号如图所示 。
任务
1、用指针式万用表测二极管正反向电阻 记录方法：型号、正反向电阻 2、用数字万用表测二极管正反向压降 记录方法：型号、正反向压降 3、用数字万用表测电容大小 记录方法：电容识读的参数、数字万用表测量
硅正（向Si）特性曲≈线0.向5 左移，0反.6~向1 特性曲线向下<0移.1。
锗（Ge） ≈0.1
0.2~0.5
几十
参数
半导体 二极管 的主要 参数
对器件性能的定量描述 器件使用的极限条件
两大类
最大整流电流IF 二极管长期运行时允许通过的最大正向平均电流。 最大反向工作电压UR 管子使用时允许加的最大反向电压。
阻尼二极管
金属封装整流二极管
发光二极管
形形色色的二极管
发光二极管
形形色色的二极管
形形色色的二极管
形形色色的二极管
快
肖
恢
特
复
基
二
二
极
极
管
管
二极管的封装
用于电视机、收音机、电源装置等电子产品中
的各种不同外形的二极管如下图所示。二极管
通常用塑料、玻璃或金属材料作为封装外壳，
外壳上一般印有标记以便区别正负电极。
它的正极接较低的电平，负极接较高的电平。
工作电路如图所示。没有光照时，反向电流
极其微弱，称为暗电流；有光照时，反向电
流迅速增大到几十微安，称为亮电流。光的
强度越大，反向电流也越大。光的变化引起 光电二极管电流变化，该电流流经负载，产
光电二极管工作电路
生输出电压UO，由此可以把光信号转换成电
信号，故将其称为光电传感器件。
过的电流也小，适用于高频电路的检波或小电流的整流。
面接触型二极管特点：结面积大、结电容大，允许通过 较大的电流，适用于低频整流。
硅平面型二极管特点：结面积大的可用于大功率整流；结 面积小的，结电容大，适用于脉冲数字电路，作为开关管 使用。
D
P
N
正向电流
V
mA
R RW
V
反向电流
D
mA
V
R RW
V
正向电压： 阳极高电位 阴极低电位
半导体二极管
东西湖职校电子电器 徐志远
学习内容
1.形形色色的二极管 2.半导体 3.半导体二极管的结构和类型 4.二极管的伏安特性曲线 5.二极管的主要参数 6.二极管的检测方法 7.二极管的等效电路及应用 8.稳压二极管 9.发光二极管
普通二极管
形形色色的二极管
整流管
开关管
形形色色的二极管
高频二极管
6.1稳压管
1．工作特性及应用
稳压管又称齐纳二极管，实物外形见下图。通常用文字“V”代表，它是一种 用特殊工艺制造的硅二极管，只要反向电流不超过极限电流，管子工作在击穿区 并不会损坏，属可逆击穿，这与普通二极管破坏性击穿是截然不同的。稳压管工 作在反向击穿区域时，利用其陡峭的反向击穿特性在电路中起稳定电压作用。
稳压管的外形及电路符号
稳压管的伏安特性曲 线如的正向特性与普通二 极管相同。
反向特性曲线在击穿 区域比普通二极管更陡直， 这表明稳压管击穿后，通 过管子的电流变化(ΔIz)很 大，而管子两端电压变化 (ΔVz)很小，或说管子两端 击穿 电压基本保持一个固定值。 特性
稳压管在电路中主要 功能是起稳压作用。
（2）若需要对稳压二极管稳定电压 做精确测量，则可用晶体管特性图 示仪测量。
6.2 发光二极管
发光二极管是一种把电能变成光能的半导体器件。发光二极管由 磷化镓、砷化镓等半导体材料制成，电路符号和实物照片见下图。
发光二极管电路符号
发光二极管实物图
当给发光二极管加上偏压，有一定的电流流过时二极管就会发光，这是由于PN结的 电子与空穴直接复合放出能量的结果。发光二极管的种类很多，按发光的颜色可分为： 红色、蓝色、黄色、绿色，还有三色变色发光二极管和眼睛看不见的红外光二极管；按 外形可分为：圆形、方形等。它们被广泛运用于电路的状态显示、信息显示、装饰工程、 照明等领域。
普通二极管（如2AP等系列）的IFM较小，fM一般较
高，主要用于信号检测、取样、小电流整流等
整流二极管（2CZ、2DZ等系列）的IFM较大，fM很
低，广泛使用在各种电源设备中作整流元件
开关二极管（2AK、2CK等系列）一般IFM较小，fM
较高，用于数字电路和控制电路中。
五、二极管的检测方法
MF47型万用表检测方法 欧姆档 R×10、R×100、R×1K 说明：红为负，黑为正 数字万用表检测使用方法 检测二极管位置 说明：红为正，黑为负
外加电压大于死区 电压二极管才能导通。
iD (mA)
-200 -100
~
100 75℃
80 60
20℃
40
20
o-10 1
-20 -30 (μA)
2 uD (v)
iD (mA)
-80 -40
100
80
60
40
20
o 0.4
-0.1
0.8
uD(v)
-0.2
二材极料 管的开伏启电安压特（V性）对导温通度电压很（敏V）感，反温向度饱和升电高流（时μ，A）
通常，发光二极管通过10mA电流时，就可以发出强度令人满意的光线，高强度的发 光二极管只需5mA左右电流就能正常发光。
发光二极管的检测
1）极性判别
方法1：由管子的引脚长短识别，电极长的引脚为正极，短的引脚为负极。 方法2：用指针式万用表R×10k电阻挡测量，测得电阻小的（约几十千欧），其黑表笔 接的引脚是正极，红表笔接的引脚是负极，同时可仔细观察到发光二极管发出的微弱光 线。
总结：万用表检测普通二极管的好坏
将万用表拨到电阻挡的R×100或R×1k，，将万用表的红、黑 表笔分别接在二极管两端，若测得电阻比较小(几kΩ以下)，再将红、 黑表笔对调后连接在二极管两端，而测得的电阻比较大(几百kΩ)， 说明二极管具有单向导电性，质量良好。测得电阻小的那一次黑表 笔接的是二极管的正极。
应用提示
●发光二极管的管脚引线以较长者为正极，较短者为负极。如管帽上有 凸起标志，那么靠近凸起标志的管脚就为正极。
●发光二极管好坏的判别可用万用表的R×10k挡测其正、反向阻值， 当正向电阻小于50kΩ，反向电阻大于200kΩ时均为正常。如正、反向电阻 均为无穷大，表明此管已坏。
6.3 光电二极管
普通二极管、整流二极管、开关二极管、发光二极管、 按用途分类稳压二极管、检波二极管、混频二极管、光敏二极管、
便容二极管、光电二极管等
阳极 阴极
P型硅 N型硅片
正极引线
铝合金小球
金锑合金
金属支架
负极引线
阳极引线
金属触丝
管壳
N型锗片
阳极引线
二氧化硅保护层
N型硅
P型硅
阴极引线
负极引线
点接触型二极管特点：结面积小，因此结电容小，允许通
稳压管的伏安特性曲线
正向 特性
2．稳压管主要参数
稳定电压VZ 指稳压管的反向击穿电压。 稳定电流IZ 指管子在正常工作时的参考电流值，其值在稳压区
域的最大电流IZmax与最小电流IZmin之间。当流过管子的电流小于 IZmin时管子不能起稳压作用。
最大稳定电流IZmax 指稳压管最大工作电流，超过IZmax时，管子
五、二极管的检测
用万用表判断二极管极性 示意图如图所示
1、先将万用表电阻挡旋钮置于R×100或R×1k挡。
2、用万用表红、黑表笔任意测量二极管两引脚间的电阻 值。 3、交换万用表表笔再测量一次。如果二极管是好的话， 两次测量结果必定一大一小。 4、以阻值较小的一次测量为准，黑表笔所接的二极管一 端为正极，红表笔所接的二极管一端为负极。
2）质量的简易判别
方法1：将指针式万用表置于R×10k电阻挡，测量其正向电阻应在几十千欧之内，反向电 阻应大于几百千欧（通常为无穷大）为正常。 方法2：将发光二极管长引脚（正极）插入万用表的NPN型“c极”插孔，短引脚（负极） 插入“e极”插孔，则发光二极管正常发光。
3）wenku.baidu.com、反电压降测量
将数字万用表置于二极管挡，红表笔接二极管正极，黑表笔接负极，显示屏显示电 压在1.8V左右，调换表笔再测试，显示为1V，则表示被测管合格。
将过热损坏。
耗散功率PZM 指管子不致因热击穿而损坏的最大耗散功率。它近
似等于稳定电压与最大稳定电流的乘积，即PZM=VZ·IZmax。
动态电阻rZ 反映稳压管的稳压性能，动态电阻越小，稳压性能
越好。
温度系数k 温度系数反映由温度变化引起的稳定电压变化。
3．稳压二极管的检测
（1）检测方法与普通二极管相同， 但稳压二极管的正向电阻比普通二 极管的正向电阻要大一些
反向电压： 阴极高电位 阳极低电位
1 正向特性
iD
D
OD段称为正向特性。
UBR
C
OC段，正向电压较小(小 B
O
uD
于0.5V)，正向电流非常
小，只有当正向电压超过 A 某一数值时，才有明显的
正向电流，这个电压称为
死区电压，亦称开启电压。
CD段，当正向电压大于死区电压后，正向电流近似 以指数规律迅速增长，二极管呈现充分导通状态。
反向电流IR 二极管未发生击穿时的反向电流值。
最大工作频率fM 二极管单向导电作用开始明显退化时的交流信号的频率。
四、二极管的使用常识
1、二极管的型号
二极管型号的读识
2
A
P
1
二极管 N型锗材料 普通管 器件序号
四半、导二体极二极管管的使用常识
2．二极管的选用
按材料分类，二极管主要有锗二极管和硅二极管 两大类。前者内部多为点接触型结构，允许的工 作温度较低，只能在100℃以下工作；后者内部多 为面接触型或平面型结构，允许的工作温度较高， 有的可达150~200℃。
光电二极管又称为光敏二极管。光电二极管也是由一个PN结构成，但是它 的PN结面积较大，通过管壳上的一个玻璃窗口来接收入射光。
当没有光照射时反向电阻很大，反向电流很小；当有光照射时，反向电阻 减小，反向电流增大。
光电二极管电路符号
光电二极管元件外形
6.3 光电二极管
光电二极管的工作原理及特性
光电二极管是在反向电压作用下工作的，
6.3 光电二极管
光电二极管的简易检测
检测示意图如图所示
（1）极性判别 首先应在无光照的条件下用指针式万用表 R×100或R×1k挡检测光电二极管的正负极性，检测方法同普通二 极管的检测。
（2）性能检测 使光电二极管处于反向工作状态，即万用表 黑表笔接光电二极管的负极，红检测表示笔意图接其正极，在没有光照射时， 其阻值应在数十kΩ至数百kΩ，该电阻值称为暗电阻。再将光电二 极管移到光线明亮处，其阻值应会大大降低，万用表指示值通常只 有数kΩ，该电阻值称为亮电阻。
五、二极管的检测
用万用表检测普通二极管的好坏 测试图如图所示
1、万用表置于R×1k挡。测量正向电阻时，万用表的黑表
笔接二极管的正极，红表笔接二极管的负极。
2、万用表置于R×1k挡。测量反向电阻时，万用表的红表
笔接二极管的正极，黑表笔接二极管的负极。 3、根据二极管正、反向电阻阻值变化判断二极管的质量 好坏。
的数据
1、用指针式万用表测二极管正反向电阻 记录方法：型号、正反向电阻
1N4007正向电阻9K
反向电阻20M以上
正向压降0.565V 反向压降1
1N4728正向电阻13
反向电阻20M以上
正向压降0.678V 反向压降1.589V