二极管类别(带图实图)
发光二极管、光电二极管、变容二极管工作特性图文说明

发光二极管、光电二极管、变容二极管工作特性图文说明1.发光二极管发光二极管的实物和图形符号如图 1.20(b)和(c)所示。
它是一种将电能直接转换成光能的固体器件,简称LED(Light Emitting Diode)。
发光二极管和普通二极管相似,也由一个PN 结组成,结构如图1.20(a)所示。
发光二极管在正向导通时,发出一定波长的可见光。
光的波长不同,颜色也不同。
常见的LED有红、绿、黄等颜色。
发光二极管的驱动电压低、工作电流小,具有很强的抗振动和抗冲击能力,同时由于发光二极管体积小、可靠性高、耗电省、寿命长,被广泛用于信号指示等电路中。
(a) 结构组成(b) 实物(c) 图形符号图1.20发光二极管LED的反向击穿电压一般大于5V,但为使器件长时间稳定而可靠的工作,安全使用电压选择在5V以下,同时发光二极管在使用时也需要串联一个适当阻值的限流电阻。
3.光电二极管光电二极管的结构与普通二极管的结构基本相同,实物和图形符号如图1.21所示,只是在它的PN结处,通过管壳上的一个玻璃窗口能接收外部的光照,从而实现光电转换。
光电二极管的PN结可在反向偏置状态下运行,其主要特点是反向电流与光照度成正比。
图1.21光电二极管实物和图形符号除了上述常见的特殊二极管之外,还有用于高频电路的变容二极管、激光二极管等,其中激光二极管在计算机上的光盘驱动器、激光打印机中的打印头、条形码扫描仪、激光测距、激光医疗、光通信、激光指示等小功率光电设备中得到了广泛的应用。
3.变容二极管变容二极管与普通二极管不同的是其结电容的大小随反向偏压的增加而减小特别明显,因此,变容二极管使用时要反向偏置,其符号如图1.22(a)所示,图(b)是某种变容二极管的特性曲线。
(a)图形符号(b)C-U特性曲线图1.22 变容二极管变容二极管主要应用于高频电子线路中的电子调谐、调频、自动频率控制等电路中。
二极管和三极管的入门基础知识 图解

普通管
B
NPN型锗材料
G
整流管
C
PNP型硅材料
D
稳压管
D
NPN型硅材料
A
光电管
K
开关管
常见的二极管有3DG130C、3AX52B等,根据表5-2可自行判断它们的意义。
三极管的电流放大作用
当给三极管的发射结加正向电压,集电结加反向电压时,三极管具有电流放大作用,电路形式如图5-13所示。 1、静态电流放大作用 集电极电流一般是基极电流30-100倍,称为静态电流放大系数。 2 、动态电流放大作用 β称为动态电流放大系数,与静态电流放大系数近似相等,一般取为一致。
图5-16 三极管的输出特性曲线
图5-15 三极管的输入特性曲线
三极管的特性曲线
2、输出特性 输出特性是指当三极管的基极电流IB为定值,集电极电流IC与集电极-发射极之间的电压UCE 之间的关系,其特性曲线如图5-16所示。由图可见,当基极电流不变时集电极电流根本不随集-射极之间的电压UCE变化而变化,所以说从三极管的集电极看进去具有恒流源特性。不同的基极电流IB对应不同的输出特性曲线,从而形成一个曲线簇,可把输出特性曲线簇分成三个区域,不同的区域对应着不同的工作状态。
图5-11几种三极管的外形和封装
三极管的构造、符号和型号
三极管的构造和表示符号如图5-12所示。 晶体三极管的内部构造特点是:① 发射区的掺杂浓度大于集电区;② 基区非常薄且掺杂很轻;③ 集电结面积较发射结大,它们并不对称,所以集电极和发射极不能互换。
图5-12 三极管的结构和符号
三极管的构造、符号和型号
1本征半导体和掺杂半导体
图5-1 本征半导体的共价键构造和空穴电流的产生
图5-2 N型半导体
PN结和二极管
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旧符号
2015年9月21日星期一
标记 Diode
31
种类 1、普通二极管 2、稳压二极管 3、光电二极管 将光信号转换为电信号的器件,
常用于光的测量,或做光电池。
4、发电二极管
(LED)
5、激光二极管
将电信号转换为光信号的器件, 常用于显示,或做光纤传输中 的光发射端。
发射相干单色光的特殊发光二 极管。主要用于小功率光电设 备,如光驱、激光打印头等。
2.1.1 本征半导体 2.1.2 P型和N型半导体
2
2015年9月21日星期一
2.1.1 本征(intrinsic)半导体
——纯净无掺杂的半导体。 制造半导体器件的半导体材料的纯度要达到 99.9999999%,常称为“九个9”。
(1) 共价键结构 (2) 电子空穴对 (3) 空穴的移动 (4) 能带结构
2015年9月21日星期一 发光管
触敏屏
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二极管是一种非线性器件,需应用线性化 模型分析法对其应用电路进行分析。
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2015年9月21日星期一
型号命名规则
2AP9 2DW7B 1N4001 1N4007 1N4148 1N5819 2DW7B
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2.4.2 整流电路
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注意:
稳压二极管在工作时应反接,并 串入一只电阻。
电阻的作用: 限流保护 误差调节
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2015年9月21日星期一
二、电路原理
(1) 输入电压变化时
VI↑→VO↑ →VZ↑ →IZ↑ →IR↑ →VR↑ →VO↓
(2) 负载电流变化时
IL↑→IR↑→VR↑→VZ↓(VO↓)→IZ↓→IR↓→VR↓→VO↑
各种二极管实物与封装对照图你都能区分出来吗?
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各种⼆极管实物与封装对照图你都能区分出来吗?
⼆极管是最常⽤的电⼦物料。
它种种类繁多,封装也有各种类型。
下⾯介绍下我常⽤到的⼆极
管实物及对应封装。
1、插件(两脚)
两脚插件类型的最常⽤如下3种。
D0-201封装的⼀般是3-5A的, DO-15封装⼀般是2A的, DO-
41则是1A的,电流越⼤,封装就越⼤。
2、插件(三脚)
更⼤电流的⼆极管,则需要⽤到三脚的,它是由两个⼆极管并联封装在⼀起,分铁封与塑封两
种。
常⽤如下三种封装: TO-220、TO-126与TO-251
3、贴⽚
为了节省PCB空间,有时设计会采⽤贴⽚封装的⼆极管。
贴⽚封装的电流⼀般在10A以下较常⽤,更⼤电流的温度估计会过不了。
常⽤有如下类型的:SM7,也叫TO-277、SMB、DO-214
及SOD-123。
二极管的各种模型

二极管的各种模型你已经知道二极管是一种具有PN结的元件。
在这一节,你将会学到二极管的电子符号,也能够在进行线路分析时,按照三种不同复杂度,分别采用合适的二极管替代模型。
同时,本节也会介绍二极管的封装和辨识二极管的引脚的方法。
在学习完本节的内容后,你应该能够:参与讨论二极管的工作原理,并说出三种二极管的模型;识别二极管的符号,并能确认二极管的引脚;识别二极昝的不同外形结构;解释二极管的理想、实际和完整模型。
1.二极管的结构和符号如你所知,二极管是单PN结的元件,在P型区和N型区两边分别接上金属接点和导线,如图1.31(a)所示。
二极管的一半是N型半导体,而另一半是P型半导体。
目前有多种类型的二极管,本章所介绍的一般二极管或整流二极管的图标符号,则显示在图1.31(b)。
N型区称为阴极( cathode),而P型区则称为阳极(anode)。
符号中的箭头所指的方向,就是传统的电流方向(与电子流的方向相反)。
(1)正向偏压下的接线方式如果电压源是按照图1. 32(a)的方式和二极管互相连接,则称此二极管受到正向偏压的作用。
电压源的正极经过一个限流电阻,再连接到二极管的阳极。
电压源的负极则接到二极管的阴极。
正向电流(IF)则如图所示,从二极管的阳极流向阴极。
正向电压降(VF)则是因为门槛电压的存在,使得二极管的阳极成为正极,而二极管的阴极成为负极。
(2)反向偏压下的接线方式如果电压源是按照图1. 32(b)的方式和二极管互相连接,则称此二极管受到反向偏压的作用。
咆压源的负极经过线路接到二极管的阳极。
电压源的正极则接到二极管的阴极。
反向偏压通常不需要限流电阻,但为了线路的一致性,仍在图中绘出。
反向电流可予以忽略。
要注意的是整个线路的偏压(VBIAS)都消耗在二极管。
2.理想的二极管模型理想的二极管模型(the ideal diode model)可视为一个简单的开关。
对二极管施加正向偏压时,二极管就像是一个闭合的开关(on),如图1.33(a)所示。
1.1二极管
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点接触型
1.1.2 二极管的主要参数
1.最大整流电流 I FM 二极管在室温下长期运行允许通过的最大正向平均电流。 2.最高反向工作电压 V RM 二极管正常工作时所允许外加的最大反向电压。 3.反向电流 I R 在二极管加反向电压而未击穿时的反向电流值。
作业:P31 一、填空题:1、2;二、判断题:1;三、选择题:2;五、综合题:1
半导体元件
⒈ 导体、半导体与绝缘体
⑴ 导体: 电阻率ρ<10-6Ω· m;
⑵ 绝缘体:电阻率ρ>108Ω· m; ⑶ 半导体:电阻率介于导体与绝缘体之间
如硅(Si)或锗(Ge)半导体。
2. P型半导体和N型半导体
⑴ 本征半导体。
纯净的半导体材料称为本征半导体。 本征半导体电导率低,为提高导电性能,需掺杂,形 成杂质半导体。 根据掺杂的物质不同,可分两种:
运载电荷的粒子称为载流子。 外加电场时,带负电的自由电 子和带正电的空穴均参与导电, 且运动方向相反。由于载流子数 目很少,故导电性很差。 温度升高,热运动加剧,载流 子浓度增大,导电性增强。 热力学温度0K时不导电。 载流子
为什么要将半导体变成导电性很差的本征半导体?
3、杂质半导体
1. N型半导体
多数载流子 空穴比未加杂质时的数目 多了?少了?为什么? 杂质半导体主要靠多数载 流子导电。掺入杂质越多, 多子浓度越高,导电性越强, 实现导电性可控。 磷(P)
5
2. P型半导体
多数载流子
P型半导体主要靠空穴导电, 掺入杂质越多,空穴浓度越高, 导电性越强,
3
在杂质半导体中,温度变化时, 载流子的数目变化吗?少子与多 子变化的数目相同吗?少子与多 子浓度的变化相同吗?
硼(B)
模拟电子电路电子课件第一章二极管及其应用

第一章 二极管及其应用
(2)扩散电容 当PN结外加正向电压时,在空间电荷区两侧的扩散区内,少数载流子 的分布会随外加电压的变化而发生改变,形成电容效应,称为扩散电容。 PN结的势垒电容和扩散电容都是非线性电容。PN结的结电容为势垒电 容和扩散电容之和。由于结电容的存在,当工作频率很高时,结电容的影 响就不可忽略,如果工作频率过高,高频电流将主要从结电容通过,这将 会破坏PN结的单向导电性。
38
第一章 二极管及其应用
将交流电转换为直流电称为整流。具有单向导电性的二极管是最常用的 整流元件。
电动自行车充电器
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第一章 二极管及其应用
一、单相半波整流电路
观察半波整流电路波形,实验电路如图所示。
单相半波整流电路 a)原理电路 b)实测半波整流波形
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第一章 二极管及其应用
二、单相桥式整流电路
PN结外加正向电压
16
第一章 二极管及其应用
(2)PN结外加反向电压 PN结P区接低电位、N区接高电位时,称PN结外加反向电压,又称PN结 反向偏置,简称反偏,如图所示。这时,外电场与PN结内电场方向相同, 内电场被增强,PN结空间电荷区变宽。这使得多数载流子的扩散运动受阻, 但对少数载流子的漂移运动有利,从而形成极小的反向电流,反向电流的 方向由N区指向P区。
26
第一章 二极管及其应用
二极管内部结构示意图 a)点接触型 b)面接触型 c)平面型
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第一章 二极管及其应用
二、二极管的型号命名
国产二极管的型号命名方法见表。
国产二极管的型号命名方法
28
第一章 二极管及其应用
三、二极管的主要参数
不同型号的二极管都有一些技术数据(即参数)作为它合理、安全使用 的依据。二极管的主要参数如下:
二极管PPT课件

二极管的单向导电性
综上所述,二极管加正向电压大 于死区电压时才会导通,加反向电压 时管子处于截止状态,这一特性称为 二极管的单向导电性。
第13页/共21页
[例1.1] 图1-3所示电路中,当开关S闭合后,H1、H2两个指 示解 :灯 ,由哪电 路一图个可可知能,发开光关 S?闭 合 后 , 只 有 二 极 管 V 1 正 极 电 位 高 于 负 极 电 位 ,
(b)面接触型
结面积大、正向电流大、结 电容大,用于大电流整流电路。
金属触丝 N型锗片
阳极引线
阴极引线
( a ) 点接触型 外壳
铝合金小球 阳极引线
N型硅
PN结 金锑合金
底座
阴极引线 ( b ) 面接触型
第8页/共21页
(c) 平面型
用于集成电路制作工艺中。 PN结结面积可大可小,用于高频整 流和开关电路中。
1、半导体的特点:
(1)半导体的导电能力介于导体与绝缘体之间 。 (2)半导体受外界光和热的刺激时,其导电能力将会有显著变化。 (3)在纯净半导体中,加入微量的杂质,其导电能力会急剧增强 。
半导体中两种携带电荷粒子: (1)空穴(带正电荷) (2)自由电子(带负电荷)
载流子
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2、P型半导体和N型半导体
即处于正向导通状态,所以H1指示灯发光。
图1-3 [例1.1]电路图
第14页/共21页
4. 晶体二极管的主要参数
(1)最大整流电流IFM
指管子长期运行时,允许通过的最大直流电流。
(2)反向击穿电压UBR
指管子反向击穿时的电压值。
(3)最高反向工作电压URM
二极管正常工作时允许承受的最高反向电压 (约为UBR的一半)。
二极管
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2、测量:万用表R×1K挡,无光照时电阻大, 测量: 测量 × 挡 无光照时电阻大, 有光照时电阻小
课堂巩固练习
1.电路如图4—1所示,设二极管正向压降忽略不计,二极 电路如图4 1所示,设二极管正向压降忽略不计, B 管处于_______状态,电流表的读数是_______ _______状态 _______。 管处于_______状态,电流表的读数是_______。 导通/ B.导通/ A.导通/1.8A B.导通/0.6A 截止/ D.截止/ C.截止/0.6A D.截止/0A
B Uo等于_______。 3.电路如图4—3所示,输出电压Uo等于_______。(设二极管 电路如图4 3所示,输出电压Uo等于_______ 的正向压降为0 的正向压降为0.7V) B. C. D.11. A.12V B.0 V C.0.7V D.11.3V
图4-3
图4-4
4.电路如图4—4所示,设二极管正向压降为0.7V,则输 电路如图4 4所示,设二极管正向压降为0 7V, 出电压U0= 出电压U0= D 。 B. C. D.11. A.12V B.0V C.0.7V D.11.3V
四、二极管主要参数
•最大整流电流 IFM—— 二极管的实际工作电 流 最大整流电流I ——二极管的实际工作电 最大整流电流 超过此值。 要超过此值。
不
•最高反向工作电压VRM——反向电压超过此值会击穿。 最高反向工作电压V ——反向电压超过此值 击穿。 最高反向工作电压 最高反向工作电压为击穿电压的1/2--1/3 1/2-(最高反向工作电压为击穿电压的1/2--1/3) •反向电流IS——越小越好。(此值受温度影响大,温 反向电流I ——越小越好 越小越好。(此值受温度影响大, 反向电流 度升高, 度升高,方向电流急剧增大) •最高工作频率fM——如通过二极管电流的频率 最高工作频率f ——如通过二极管电流的频 最高工作频率 大于该值, 大于该值,二极管将不起 单向导电作用。 单向导电作用。
(中职)1-2 特殊二极管ppt课件

1.2.5 激光二极管
激光二极管是在发光二极管的PN结间安置一层具有光活性的半导体,使其能发射出 单波长红外光。
电路符号
实物图
工作条件:正向导通。 特 性:与普通二极管一样,具有单向导电性能;
体积小、重量轻、耗电低; 驱动电路简单、方便调制; 耐机械冲击、抗震动。
(中职)1-2 特殊二极管ppt课件
1.2.3 光电二极管 光电二极管也称光敏二极管,是一种将光信号转变成电信号的器件。
电路符号
实物图
工作条件:反向偏置。
特 性: 无光照时,反向电阻高达几十兆欧; 有光照时,反向电阻降为几千欧~几十千欧 。
应 用: 在自动控制中作为光/电检测元件,制作光电池。
(中职)1-2 特殊二极管ppt课件
1.2 特殊Leabharlann 极管 【教学目的】了解几种常见的特殊二极管的功能、电路符号、工作条件和特性。
【教学重点】
特殊二极管的功能、电路符号、工作条件和特性。
【教学难点】
特殊二极管的工作条件及特性。
(中职)1-2 特殊二极管ppt课件
1.2.1 稳压二极管 1.2.2 发光二极管 1.2.3 光电二极管 1.2.4 变容二极管 1.2.5 激光二极管
1.2.4 变容二极管 变容二极管PN结的电容是可变,由此可以实现改变电容的功能。
电路符号
实物图
工作条件:反向偏置。
特 性: 正向特性与普通二极管相同; 反偏时,PN结电容随外加电压升高而降低; 电容量较小,几十~几百pF 。
应 用:电视机、收录机等家用电器和仪器仪表中构 成调谐电路和自动频率微调电路。
(中职)1-2 特殊二极管ppt课件
1.2.1 稳压二极管 稳压二极管利用 PN 结的反向击穿区具有稳定电压的特性来工作的。
二极管知识大全
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封面二极管的结构特性 (1)二极管的工作原理 (2)二极管的分类.................................................................................3-4 二极管的主要技术参数指标..................................................................5. 二极管的主要作用 (6)怎样选择合适的二极管 (7)时间:2012-2-241 二极管的结构半导体二极管主要由一个PN结加上电极、引出断线和管壳构成的。
P型半导体引出的电极为二极管的正极,N型半导体引出的电极为负极。
二极管的基本特性与PN结的基本特性相同。
,图 1结构图(可双击该图用AUTOCAD软件观看)2 二极管的特性普通二极管最显著的特点是其单向导电性,根据此特性二极管常用于电子线路中,起到整流、Array图 2典型二极管的特性曲线及其分区3 工作原理二极管的基本原理是根据二极管的伏安特性,正向导通反向截止,可将双向变化的交流电转换成单向脉动的直流电,此转换过程称为整流;利用PN结反向击穿时,电流在较大的范围内变化而端电压基本不变的特性,制成特殊二极管,称为稳压二极管。
3.1 2中1区为正向死区。
PN结上加了正向偏压但仍无电流,该区宽度随材料而不同:硅管是0.5V,锗管是0.7V。
3.2 2中2区为正向导通区。
PN结上加了正向偏压后,正向电流呈指数规律明显上升。
3.3 2中3区为反向截止区。
PN结上加了较大的反向偏压后,在很大的电压范围内维持一个很小的固定的反向漏电流。
3.4 2中4区为反向击穿区。
PN结上加了较大的反向偏压后,在某个电压值上,PN结被击穿引起迅速上升的反向电流。
一般的整流、检波二极管一到此区就被加在其上的高压大电流烧毁。
但是,专门设计用来工作在此区的二极管,只要设法将热量及时导出,同时在电路中限制电流的最大值,它就可以正常工作,一般应用该区的二极管是专门生产的稳压二极管。
常用电子元器件实物图解(清晰版)

很敏感,当照度增加时,电阻率急剧减小,并在一定条件下,照度和电阻率可呈现线 性关系。在完全无光照时,光敏电阻也会呈现一定的电阻值,称为暗电阻,而光照时
的电阻称为光电阻。对 光敏电阻,暗电阻约几兆欧姆,而光电阻可小到几百欧姆。
光敏电阻的温度系数和照度有关,强光照射条件下为正,弱光照射条件下为负。 在上述三种光敏电阻中,以 CdS 光敏电阻应用最广。它可以工作在交流状态,
1.3 系统介绍 1.3.1 固定电阻 (1) 图形符号 固定电阻(国际)
(2) 电阻器型号命名方法 电阻器的型号命名方法根据 GB2471—81,见表 1-3-1。
2
表 1-3-1 电阻器型号的命名方法
例1 例2
3
(3) 电阻值的标识和允许偏差 表 1-3-2 给出 E24、E12 和 E6 三个系列的标称值及允许误差。电阻值的标称值应 为表 1-3-2 所列数字的几倍,其中 n 为整数、负整数或零。
(6)、负温度系数热敏电阻(NTC)的检测。 ①、测量标称电阻值 Rt
用万用表测量 NTC 热敏电阻的方法与测量普通固定电阻的方法相同,即根据 NTC 热
9
敏电阻的标称阻值选择合适的电阻挡可直接测出 Rt 的实际值。但因 NTC 热敏电阻对 温度很敏感,故测试时应注意以下几点:
A、 Rt 是生产厂家在环境温度为 25 度时所测得的,所以用万用表测量 Rt 时,亦 应在环境温度接近 25 度时进行,以保证测试的可信度。
了提高测量精度,应根据被测电阻标称值的大小来选择量程。由于欧姆挡刻度的非线 性关系,它的中间一段分度较为精细,因此应使指针指示值尽可能落到刻度的中段位 置,即全刻度起始的 20%~80%弧度范围内,以使测量更准确。根据电阻误差等级 不同。读数与标称阻值之间分别允许有±5%、±10%或±20%的误差。如不相符,超 出误差范围,则说明该电阻值变值了。
电工电子元器件认识 - 晶体二极管结构与用途

晶体二极管结构与用途任务目标;二极管的结构,参数、和用途。
学习目标;了解二极管的结构,参数、和用途。
晶体二极管又叫半导体二极管,是半导体器件中最基础的器件,它是由半导体单晶材料(硅和锗)制成,所以也叫半导体器件。
二极管在当代汽车电路中应用较多,如发电机的整流电路(如图1所示)、音响保护电路、汽车电脑稳压电路和保护电路(如图2所示)等。
图1整流二极管图2贴片二极管1、晶体二极管的结构、电路符号和分类具有一个PN结的半导体器件称为半导体二极管,简称二极管。
晶体二极管是由一个PN结加上接触电极、引线和管壳构成的,从P区引出的线为正极或称阳极,从N区引出的线为负极或称阴极,用字母“D"表示。
晶体二极管电路符号如图3所示。
根据PN结接触面的大小,二极管可分为点接触型和面接触型两类。
如图4所示,图a)为点接触型,图b)为面接触型。
图3晶体二极管电路符号图4晶体二极管结构a)点接触型 b)面接触型点接触型二极管(一般是锗型二极管)的特点PN结的结面积小,不能通过大电流,只能通过儿十毫安以下的电流。
但是,由于其PN结的结电容小,因此,可用于高频信号的检波电路、脉冲数字电路以及微小电流的整流电路。
使用时应注意,它不能承受较高的反向电压和大电流。
面接触型二极管(一般是硅型二极管)的特点PN结的结面积大,可以通过较大的电流(儿白毫安至儿白安),但是,由于其结电容大,因此,不能用在高频电路中,只适用于低频电路和整流电路中。
在汽车上发电机整流电路中都采用面接触型二极管。
根据所用半导体材料不同可分:锗型二极管和硅型二极管两大类。
依据用途不同可分:普通二极管、整流二极管、开关二极管、稳压二极管、光电二极管、发光二极管等。
2、国产晶体二极管命名按国家标准GB249-74规定,国产二极管的型号由五个部分组成。
国产二极管型号见表5。
国产二极管型号表53、二极管的检测1)判断二极管的极性(1)从外观上识别二极管的极性二极管的极性,有的可以从外观上进行识别。
二极管的符号
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二极管的符号、判别、参数和分类划分方法及种类说明按功能划分普通二极管常见的二极管整流二极管专门用于整流的二极管发光二极管专门用于指示信号的二极管,能发出可见光;此外还有红外发光二极管,能发出不可见光稳压二极管专门用于直流稳压的二极管光敏二极管对光有敏感作用的二极管变容二极管这种二极管的结电容比较大,并可在较大范围内变化按照材料划分硅二极管硅材料二极管,常用的二极管锗二极管锗材料二极管按照外壳封装材料划分塑料封装二极管大量使用的二极管采用这种封装材料金属封装二极管大功率整流二极管采用这种封装材料玻璃封装二极管检波二极管等采用这种封装材料二极管符号二极管(国标)二极管的判别及参数1.简述半导体是一种具有特殊性质的物质,它不像导体一样能够完全导电,又不像绝缘体那样不能导电,它介于两者之间,所以称为半导体。
半导体最重要的两种元素是硅(读“guī”)和锗(读“zhě”)。
我们常听说的美国硅谷,就是因为那里有好多家半导体厂商。
二极管应该算是半导体器件家族中的元老了。
很久以前,人们热衷于装配一种矿石收音机来收听无线电广播,这种矿石后来就被做成了晶体二极管。
二极管最明显的性质就是它的单向导电特性,就是说电流只能从一边过去,却不能从另一边过来(从正极流向负极)。
我们用万用表来对常见的1N4001型硅整流二极管进行测量,红表笔接二极管的负极,黑表笔接二极管的正极时,表针会动,说明它能够导电;然后将黑表笔接二极管负极,红表笔接二极管正极,这时万用表的表针根本不动或者只偏转一点点,说明导电不良(万用表里面,黑表笔接的是内部电池的正极)。
常见的几种二极管中有玻璃封装的、塑料封装的和金属封装的等几种。
像它的名字,二极管有两个电极,并且分为正负极,一般把极性标示在二极管的外壳上。
大多数用一个不同颜色的环来表示负极,有的直接标上“—”号。
大功率二极管多采用金属封装,并且有个螺母以便固定在散热器上。
2.半导体二极管的极性判别及选用(1) 半导体二极管的极性判别一般情况下,二极管有色点的一端为正极,如2AP1~2AP7,2AP11~2AP17等。
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晶体二极管的分类一、根据构造分类半导体二极管主要是依靠PN结而工作的。
与PN结不可分割的点接触型和肖特基型,也被列入一般的二极管的范围内。
包括这两种型号在内,根据PN结构造面的特点,把晶体二极管分类如下:点接触型二极管点接触型二极管是在锗或硅材料的单晶片上压触一根金属针后,再通过电流法而形成的。
因此,其PN结的静电容量小,适用于高频电路。
但是,与面结型相比较,点接触型二极管正向特性和反向特性都差,因此,不能使用于大电流和整流。
因为构造简单,所以价格便宜。
对于小信号的检波、整流、调制、混频和限幅等一般用途而言,它是应用范围较广的类型。
键型二极管键型二极管是在锗或硅的单晶片上熔接或银的细丝而形成的。
其特性介于点接触型二极管和合金型二极管之间。
与点接触型相比较,虽然键型二极管的PN结电容量稍有增加,但正向特性特别优良。
多作开关用,有时也被应用于检波和电源整流(不大于50mA)。
在键型二极管中,熔接金丝的二极管有时被称金键型,熔接银丝的二极管有时被称为银键型。
合金型二极管在N型锗或硅的单晶片上,通过合金铟、铝等金属的方法制作PN结而形成的。
正向电压降小,适于大电流整流。
因其PN结反向时静电容量大,所以不适于高频检波和高频整流。
扩散型二极管在高温的P型杂质气体中,加热N型锗或硅的单晶片,使单晶片表面的一部变成P型,以此法PN结。
因PN结正向电压降小,适用于大电流整流。
最近,使用大电流整流器的主流已由硅合金型转移到硅扩散型。
台面型二极管PN结的制作方法虽然与扩散型相同,但是,只保留PN结及其必要的部分,把不必要的部分用药品腐蚀掉。
其剩余的部分便呈现出台面形,因而得名。
初期生产的台面型,是对半导体材料使用扩散法而制成的。
因此,又把这种台面型称为扩散台面型。
对于这一类型来说,似乎大电流整流用的产品型号很少,而小电流开关用的产品型号却很多。
平面型二极管在半导体单晶片(主要地是N型硅单晶片)上,扩散P型杂质,利用硅片表面氧化膜的屏蔽作用,在N型硅单晶片上仅选择性地扩散一部分而形成的PN结。
因此,不需要为调整PN结面积的药品腐蚀作用。
由于半导体表面被制作得平整,故而得名。
并且,PN结合的表面,因被氧化膜覆盖,所以公认为是稳定性好和寿命长的类型。
最初,对于被使用的半导体材料是采用外延法形成的,故又把平面型称为外延平面型。
对平面型二极管而言,似乎使用于大电流整流用的型号很少,而作小电流开关用的型号则很多。
合金扩散型二极管它是合金型的一种。
合金材料是容易被扩散的材料。
把难以制作的材料通过巧妙地掺配杂质,就能与合金一起过扩散,以便在已经形成的PN结中获得杂质的恰当的浓度分布。
此法适用于制造高灵敏度的变容二极管。
外延型二极管用外延面长的过程制造PN结而形成的二极管。
制造时需要非常高超的技术。
因能随意地控制杂质的不同浓度的分布,故适宜于制造高灵敏度的变容二极管。
肖特基二极管基本原理是:在金属(例如铅)和半导体(N型硅片)的接触面上,用已形成的肖特基来阻挡反向电压。
肖特基与PN结的整流作用原理有根本性的差异。
其耐压程度只有40V左右。
其特长是:开关速度非常快:反向恢复时间trr特别地短。
因此,能制作开关二极和低压大电流整流二极管。
二、根据用途分类检波用二极管就原理而言,从输入信号中取出调制信号是检波,以整流电流的大小(100mA)作为界线通常把输出电流小于100mA的叫检波。
锗材料点接触型、工作频率可达400MHz,正向压降小,结电容小,检波效率高,频率特性好,为2AP型。
类似点触型那样检波用的二极管,除用于检波外,还能够用于限幅、削波、调制、混频、开关等电路。
也有为调频检波专用的特性一致性好的两只二极管组合件。
整流用二极管就原理而言,从输入交流中得到输出的直流是整流。
以整流电流的大小(100mA)作为界线通常把输出电流大于100mA的叫整流。
面结型,工作频率小于KHz,最高反向电压从25伏至3000伏分A~X共22档。
分类如下:①硅半导体整流二极管2CZ型、②硅桥式整流器QL型、③用于电视机高压硅堆工作频率近100KHz的2CLG型。
限幅用二极管大多数二极管能作为限幅使用。
也有象保护仪表用和高频齐纳管那样的专用限幅二极管。
为了使这些二极管具有特别强的限制尖锐振幅的作用,通常使用硅材料制造的二极管。
也有这样的组件出售:依据限制电压需要,把若干个必要的整流二极管串联起来形成一个整体。
调制用二极管通常指的是环形调制专用的二极管。
就是正向特性一致性好的四个二极管的组合件。
即使其它变容二极管也有调制用途,但它们通常是直接作为调频用。
混频用二极管使用二极管混频方式时,在500~10,000Hz的频率范围内,多采用肖特基型和点接触型二极管。
放大用二极管用二极管放大,大致有依靠隧道二极管和体效应二极管那样的负阻性器件的放大,以及用变容二极管的参量放大。
因此,放大用二极管通常是指隧道二极管、体效应二极管和变容二极管。
开关用二极管有在小电流下(10mA程度)使用的逻辑运算和在数百毫安下使用的磁芯激励用开关二极管。
小电流的开关二极管通常有点接触型和键型等二极管,也有在高温下还可能工作的硅扩散型、台面型和平面型二极管。
开关二极管的特长是开关速度快。
而肖特基型二极管的开关时间特短,因而是理想的开关二极管。
2AK型点接触为中速开关电路用;2CK型平面接触为高速开关电路用;用于开关、限幅、钳位或检波等电路;肖特基(SBD)硅大电流开关,正向压降小,速度快、效率高。
变容二极管用于自动频率控制(AFC)和调谐用的小功率二极管称变容二极管。
日本厂商方面也有其它许多叫法。
通过施加反向电压,使其PN结的静电容量发生变化。
因此,被使用于自动频率控制、扫描振荡、调频和调谐等用途。
通常,虽然是采用硅的扩散型二极管,但是也可采用合金扩散型、外延结合型、双重扩散型等特殊制作的二极管,因为这些二极管对于电压而言,其静电容量的变化率特别大。
结电容随反向电压VR变化,取代可变电容,用作调谐回路、振荡电路、锁相环路,常用于电视机高频头的频道转换和调谐电路,多以硅材料制作。
频率倍增用二极管对二极管的频率倍增作用而言,有依靠变容二极管的频率倍增和依靠阶跃(即急变)二极管的频率倍增。
频率倍增用的变容二极管称为可变电抗器,可变电抗器虽然和自动频率控制用的变容二极管的工作原理相同,但电抗器的构造却能承受大功率。
阶跃二极管又被称为阶跃恢复二极管,从导通切换到关闭时的反向恢复时间trr短,因此,其特长是急速地变成关闭的转移时间显著地短。
如果对阶跃二极管施加正弦波,那么,因tt(转移时间)短,所以输出波形急骤地被夹断,故能产生很多高频谐波。
稳压二极管是代替稳压电子二极管的产品。
被制作成为硅的扩散型或合金型。
是反向击穿特性曲线急骤变化的二极管。
作为控制电压和标准电压使用而制作的。
二极管工作时的端电压(又称齐纳电压)从3V左右到150V,按每隔10%,能划分成许多等级。
在功率方面,也有从200mW 至100W以上的产品。
工作在反向击穿状态,硅材料制作,动态电阻RZ很小,一般为2CW 型;将两个互补二极管反向串接以减少温度系数则为2DW型。
PIN型二极管(PIN Diode)这是在P区和N区之间夹一层本征半导体(或低浓度杂质的半导体)构造的晶体二极管。
PIN中的I是“本征”意义的英文略语。
当其工作频率超过100MHz时,由于少数载流子的存贮效应和“本征”层中的渡越时间效应,其二极管失去整流作用而变成阻抗元件,并且,其阻抗值随偏置电压而改变。
在零偏置或直流反向偏置时,“本征”区的阻抗很高;在直流正向偏置时,由于载流子注入“本征”区,而使“本征”区呈现出低阻抗状态。
因此,可以把PIN二极管作为可变阻抗元件使用。
它常被应用于高频开关(即微波开关)、移相、调制、限幅等电路中。
雪崩二极管(Avalanche Diode)它是在外加电压作用下可以产生高频振荡的晶体管。
产生高频振荡的工作原理是栾的:利用雪崩击穿对晶体注入载流子,因载流子渡越晶片需要一定的时间,所以其电流滞后于电压,出现延迟时间,若适当地控制渡越时间,那么,在电流和电压关系上就会出现负阻效应,从而产生高频振荡。
它常被应用于微波领域的振荡电路中。
江崎二极管(Tunnel Diode)它是以隧道效应电流为主要电流分量的晶体二极管。
其基底材料是砷化镓和锗。
其P 型区的N型区是高掺杂的(即高浓度杂质的)。
隧道电流由这些简并态半导体的量子力学效应所产生。
发生隧道效应具备如下三个条件:①费米能级位于导带和满带内;②空间电荷层宽度必须很窄(0.01微米以下);简并半导体P型区和N型区中的空穴和电子在同一能级上有交叠的可能性。
江崎二极管为双端子有源器件。
其主要参数有峰谷电流比(IP/PV),其中,下标“P”代表“峰”;而下标“V”代表“谷”。
江崎二极管可以被应用于低噪声高频放大器及高频振荡器中(其工作频率可达毫米波段),也可以被应用于高速开关电路中。
快速关断(阶跃恢复)二极管(Step Recovary Diode)它也是一种具有PN结的二极管。
其结构上的特点是:在PN结边界处具有陡峭的杂质分布区,从而形成“自助电场”。
由于PN结在正向偏压下,以少数载流子导电,并在PN 结附近具有电荷存贮效应,使其反向电流需要经历一个“存贮时间”后才能降至最小值(反向饱和电流值)。
阶跃恢复二极管的“自助电场”缩短了存贮时间,使反向电流快速截止,并产生丰富的谐波分量。
利用这些谐波分量可设计出梳状频谱发生电路。
快速关断(阶跃恢复)二极管用于脉冲和高次谐波电路中。
肖特基二极管(Schottky Barrier Diode)它是具有肖特基特性的“金属半导体结”的二极管。
其正向起始电压较低。
其金属层除材料外,还可以采用金、钼、镍、钛等材料。
其半导体材料采用硅或砷化镓,多为N型半导体。
这种器件是由多数载流子导电的,所以,其反向饱和电流较以少数载流子导电的PN 结大得多。
由于肖特基二极管中少数载流子的存贮效应甚微,所以其频率响仅为RC时间常数限制,因而,它是高频和快速开关的理想器件。
其工作频率可达100GHz。
并且,MIS(金属-绝缘体-半导体)肖特基二极管可以用来制作太阳能电池或发光二极管。
阻尼二极管具有较高的反向工作电压和峰值电流,正向压降小,高频高压整流二极管,用在电视机行扫描电路作阻尼和升压整流用。
瞬变电压抑制二极管TVP管,对电路进行快速过压保护,分双极型和单极型两种,按峰值功率(500W-5000W)和电压(8.2V~200V)分类。
双基极二极管(单结晶体管)两个基极,一个发射极的三端负阻器件,用于张驰振荡电路,定时电压读出电路中,它具有频率易调、温度稳定性好等优点。
发光二极管用磷化镓、磷砷化镓材料制成,体积小,正向驱动发光。
工作电压低,工作电流小,发光均匀、寿命长、可发红、黄、绿单色光。