2-任务2半导体二极管的识别与检测

学习情境一常用半导体器件的识别与检测

任务二半导体二极管的识别与检测

一、任务目的

1.了解半导体二极管导电特性；

2.了解半导体二极管的种类；

3.掌握半导体二极管的识别与检测。

二、任务的要求及技术指标

1.了解本征半导体与杂质半导体的区别；

2.掌握PN结的形成与单向导电性；

3.了解半导体二极管的结构类型和型号。

4.掌握半导体二极管的识别与检测。

三、半导体导电特性介绍

自然界的物质就其导电性能可分为导体、绝缘体、和半导体。

导体：导电性能良好的物质。如金、银铜等。

绝缘体：几乎不导电的物质。如陶瓷、橡胶、玻璃等。

値）硅的原子结构示意團（b）硅原孑在晶体中的共价键排列

图1-10共价键示意图

半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间的物质。如硅、锗。

半导体一般分为本征半导体和杂质半导体两种类型。

1.本征半导体

常用的半导体材料有硅（Si）和锗（Ge）。这种非常纯净的且原子排列整齐的半导体。

图1-10所示分别为硅（锗）的原子结构示意图及硅（锗）原子在晶体中的共价键排

如果共价键中的价电子受热激发获得足够能量，则可摆脱共价键的束缚而成为自由电

子。这个电子原来所在的共价键的位置上就留下一个缺少负电荷的空位， 这个空位称为空穴。

空穴带正电。

2. 杂质半导体

本征半导体实际使用价值不大，但如果在本征半导体中掺入微量的某种杂质元素， 就形

成N 型和P 型半导体。

（1）N 型半导体

在本征半导体（以硅为例）中掺入少量的 5价元素，如磷（P ）、砷（As ）等。磷原子的 最外层有5个价电子，其中4个价电子与相邻硅原子的最外层价电子组成共价键形成稳定结 构，多余的电子很容易受激发成为自由电子。这种掺入

5价元素的半导体称为 N 型半导体，

如图1-11所示。N 型半导体主要靠自由电子导电。

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图1-11 N 型半导体原理图

（2） P 型半导体

在本征半导体（以硅为例）中掺入三价元素如硼（

B ）,硼原子最外层的3个价电子工和

相邻的3个硅原子形成共价键后，就留下一下空穴，空穴数量增多，自由电子则相对很少， 这种掺入3价元素的半导体称为 P 型半导体，如图1-12所示。

列。

电子空穴对

自由电孑

图1-12 P 型半导体原理图

注意：不论是 N 型半导体还是 P 型半导体都是中性，对外不显电性。

当P 型半导体与N 型半导体接触以后，由于交界两侧半导体类型不同， 存在电子和空穴 的浓度差。这样，P 区的空穴向N 区扩散，N 区的电子向P 区扩散。这样，在 P 区和N 区的 接触面就产生正、负离子层。这离子层就称为 PN 结。如图1-13所示。

图1-13 PN 结形成示意图

3.PN 结的特性

(1)PN 结的正向导通特性

给PN 结加正向电压，即 P 区接正电源，N 区接负电源，此时称 PN 结为正向偏置，如图 1-14所示。

这时PN 结外电场与内电场方向相反，外加电场抵消内电场使空间电荷区变薄，有利于 多数载运动，形成正向电流，外加电场越强，正向电流越大，这意味

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PN 结正向电阻变小。

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图1-15 PN结反向偏置示意图

(2)PN结的反向截止特性

给PN结加反向电压，即电源正极接N区，负极接P区，称PN结反向偏置，如图1-15

所示。这时外加电场与内电场方向相同，使内电场的作用增强，PN结变厚，多数载流子运动难于进行，有助于少数载流子运动，所以电流很少，接近于零，即PN节反向电阻很大。

综上所述：PN结具有单向导电性，正向偏置时,

四、半导体二极管的结构、类型与符号介绍

一个PN结和加上相应的引出线，然后用塑料、玻璃或铁皮等材料做外壳封装就成为最

简单的二极管。二极管按所用材料不同分为锗管和硅管。接在二极管P区引出线为阳极，接在N区引出线为阴极。如图1-16所示。

二极管有许多类型：从工艺上分为点接触型和面接触型;

管、稳压二极管和开关二极管，二极管的外形也是多种多样，如图1-17。

五、二极管检测

1.普通二极管的识别与检测

(1)极性的判别

PN结导通，反向偏置时，PN结载止。

图1-17二极管图形符号及外观

按用途分有整流管、检波二极图1-14 PN结正向偏置示意图

图1-16 二极管结构图

将万用表置于R X 100档或R X 1k档，两表笔分别接二极管的两个电极，测出一个结果后，对调两表笔，再测出一个结果。两次测量的结果中，有一次测量出的阻值较大（为反向电阻），一次测量出的阻值较小（为正向电阻）。在阻值较小的一次测量中，黑表笔接的是二极管的正极，红表笔接的是二极管的负极。

（2）单向导电性能的检测及好坏的判断

通常，锗材料二极管的正向电阻值为1k Q左右，反向电阻值为300左右。硅材料二极

管的电阻值为5 k Q左右，反向电阻值为g（无穷大）。正向电阻越小越好，反向电阻越大越好。正、反向电阻值相差越悬殊，说明二极管的单向导电特性越好。

若测得二极管的正、反向电阻值均接近0或阻值较小，则说明该二极管内部已击穿短路或漏电损坏。若测得二极管的正、反向电阻值均为无穷大，则说明该二极管已开路损坏。

（3）反向击穿电压的检测

二极管反向击穿电压（耐压值）可以用晶体管直流参数测试表测量。其方法是：测量二极管时，应将测试表的“ NPN/PNP选择键设置为NPN犬态，再将被测二极管的正极接测试表的“C'插孔内，负极插入测试表的“ e”插孔，然后按下“ V'键，测试表即可指示出二极管的反向击穿电压值。

也可用兆欧表和万用表来测量二极管的反向击穿电压、测量时被测二极管的负极与兆欧表的正极相接，将二极管的正极与兆欧表的负极相连，同时用万用表（置于合适的直流电压档）监测二极管两端的电压。摇动兆欧表手柄（应由慢逐渐加快），待二极管两端电压稳定

而不再上升时，此电压值即是二极管的反向击穿电压。

2、发光二极管的识别与检测

（1）单色发光二极管的检测

①目测极性

判别红外发光二极管的正、负电极。红外发光二极管有两个引脚，通常长引脚为正极，短引脚为负极。因红外发光二极管呈透明犬，所以管壳内的电极清晰可见，内部电极较宽较大的一个为负极，而较窄且小的一个为正极。

②用指针式万用表检测极性

在万用表外部附接一节1.5V干电池，将万用表置R X 10或R X 100挡。这种接法就相当于给万用表串接上了1.5V电压，使检测电压增加至3V（发光二极管的开启电压为2V）。检测时，用万用表两表笔轮换接触发光二极管的两管脚。若管子性能良好，必定有一次能正常发光，此时，黑表笔所接的为正极，红表笔所接的为负极。

（2）红外发光二极管的检测

将万用表置于R X 1K挡，测量红外发光二极管的正、反向电阻，通常，正向电阻应在