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最全面的二极管常识共享珍藏版

本站为您提供的最全面的二极管知识分享珍藏版,二极管由管芯、管壳和两个电极构成。管芯就是一个PN结,在PN结的两端各引出一个引线,并用塑料、玻璃或金属材料作为封装外壳,就构成了晶体二极管,如下图所示。P区的引出的电极称为正极或阳极,N区的引出的电极称为负极或阴极。

二极管由管芯、管壳和两个电极构成。管芯便是一个PN结,在PN结的两头各引出一个引线,并用塑料、玻璃或金属资料作为封装外壳,就构成了晶体二极管,如下图所示。P区的引出的电极称为正极或阳极,N区的引出的电极称为负极或阴极。

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二极管的伏安特性

半导体二极管的中心是PN结,它的特性便是PN结的特性——单导游电性。常运用伏安特性曲线来形象地描绘二极管的单导游电性。

若以电压为横坐标,电流为纵坐标,用作图法把电压、电流的对应值用滑润的曲线连接起来,就构成二极管的伏安特性曲线,如下图所示(图中虚线为锗管的伏安特性,实线为硅管的伏安特性)。

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下面临二极管伏安特性曲线加以阐明:

1.正向特性

二极管两头加正向电压时,就发作正向电流,当正向电压较小时,正向电流极小(简直为零),这一部分称为死区,相应的A(A′)点的电压称为死区电压或门槛电压(也称阈值电压),硅管约为0.5V,锗管约为0.1V,如图中OA(OA′)段。

当正向电压超越门槛电压时,正向电流就会急剧地增大,二极管呈现很小电阻而处于导通状况。这时硅管的正导游通压降约为0.6~0.7V,锗管约为0.2~0.3V,如图中AB(A′B′)段。

二极管正导游通时,要特别注意它的正向电流不能超越最大值,否则将烧坏PN结。

2.反向特性

二极管两头加上反向电压时,在开端很大规模内,二极管相当于十分大的电阻,反向电流很小,且不随反向电压而改动。此刻的电流称之为反向饱和电流IR,见图中OC(OC′)段。

3.反向击穿特性

二极管反向电压加到必定数值时,反向电流急剧增大,这种现象称为反向击穿。此刻对应的电压称为反向击穿电压,用UBR表明,如图1.11中CD(C′D′)段。

4.温度对特性的影响

因为二极管的中心是一个PN结,它的导电性能与温度有关,温度升高时二极管正向特性曲线向左移动,正向压降减小;反向特性曲线向下移动,反向电流增大。

二极管的分类

一、按半导体资料分类

二极管按其运用的资料可分为锗(Ge)二极管、硅(Si)二极管、砷化镓(GaAs)二极管、磷化镓(GaP)二极管等。

二、按封装方法分类

二极管按其封装方法可分为塑料二极管、玻璃二极管、金属二极管、片状二极管、无引线圆柱形二极管。

三、按结构分类

半导体二极管首要是依托PN结而作业的。与PN结不可分割的点触摸型和肖特基型,也被列入一般的二极管的规模内。包含这两种类型在内,依据PN结结构面的特色,把晶体二极管分类如下:

1、点触摸型二极管

点触摸型二极管是在锗或硅资料的单晶片上压触一根金属针后,再经过电流法而构成的。因而,其PN结的静电容量小,适用于高频电路。可是,与面结型相比较,点触摸型二极管正向特性和反向特性都差,因而,不能运用于大电流和整流。因为结构简略,所以价格便宜。关于小信号的检波、整流、调制、混频和限幅等一般用处而言,它是运用规模较广的类型。

2、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构成的。其特性介于点触摸型二极管和合金型二极管之间。与点触摸型相比较,虽然键型二极管的PN结电容量稍有添加,但正向特性特别优秀。多作开关用,有时也被运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。

3、合金型二极管

在N型锗或硅的单晶片上,经过合金铟、铝等金属的办法制造PN结而构成的。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。

4、分散型二极管

在高温的P型杂质气体中,加热N型锗或硅的单晶片,使单晶片外表的一部变成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,运用大电流整流器的干流已由硅合金型搬运到硅分散型。

5、台面型二极管

PN 结的制造办法虽然与分散型相同,可是,只保存PN结及其必要的部分,把不必要的部分用药品腐蚀掉。其剩下的部分便呈现出台面形,因而得名。初期出产的台面型,是对半导体资料运用分散法而制成的。因而,又把这种台面型称为分散台面型。关于这一类型来说,好像大电流整流用的产品类型很少,而小电流开关用的产品类型却许多。

6、平面型二极管

在半导体单晶片(首要地是N型硅单晶片)上,分散P型杂质,运用硅片外表氧化膜的屏蔽效果,在N型硅单晶片上仅挑选性地分散一部分而构成的PN结。因而,不需求为调整PN结面积的药品腐蚀效果。因为半导体外表被制造得平坦,故而得名。而且,PN结合的外表,因被氧化膜掩盖,所以公认为是稳定性好和寿命长的类型。开始,关于被运用的半导体资料是选用外延法构成的,故又把平面型称为外延平面型。对平面型二极管而言,好像运用于大电流整流用的类型很少,而作小电流开关用的类型则许多。

7、合金分散型二极管

它是合金型的一种。合金资料是简单被分散的资料。把难以制造的资料经过奇妙地掺配杂质,就能与合金一同过分散,以便在现已构成的PN结中取得杂质的恰当的浓度散布。此法适用于制造高灵敏度的变容二极管。

8、外延型二极管

用外延面长的进程制造PN结而构成的二极管。制造时需求十分高明的技能。因能随意地操控杂质的不同浓度的散布,故适宜于制造高灵敏度的变容二极管。

9、肖特基二极管

根本原理是:在金属(例如铅)和半导体(N型硅片)的触摸面上,用已构成的肖特基来阻挠反向电压。肖特基与PN结的整流效果原理有根本性的差异。其耐压程度只要40V左右。其专长是:开关速度十分快:反向康复时刻trr特别地短。因而,能制造开关二极和低压大电流整流二极管。

四、按用处分类

1、检波用二极管

检波首要是将高频信号中的低频信号检出,这一效果常常用于收音机中。

就原理而言,从输入信号中取出调制信号是检波,以整流电流的巨细(100mA)作为界限一般把输出电流小于100mA的叫检波。锗资料点触摸型、作业频率可达400MHz,正向压降小,结电容小,检波功率高,频率特性好,为2AP型。相似点触型那样检波用的二极管,除用于检波外,还可以用于限幅、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。

2、整流用二极管

因为二极管具有单导游电性,因而可将方向替换改换的沟通电转化为单一方向的脉冲直流电,完结整流的功用。

就原理而言,从输入沟通中得到输出的直流是整流。以整流电流的巨细(100mA)作为界限一般把输出电流大于100mA的叫整流。面结型,作业频率小于 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作业频率近100KHz的2CLG型。

3、限幅用二极管

因为在二极管两头加正向电压使其导通后,其正向压降根本坚持不变,因而其在电路中可以作为限幅元件,将信号的起伏约束在必定的规模内。

大大都二极管能作为限幅运用。也有象维护外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约束尖利振幅的效果,一般运用硅资料制造的二极管。也有这样的组件出售:依据约束电压需求,把若干个必要的整流二极管串联起来构成一个全体。

4、调制用二极管

一般指的是环形调制专用的二极管。便是正向特性一致性好的四个二极管的组合件。即便其它变容二极管也有调制用处,但它们一般是直接作为调频用。

5、混频用二极管

运用二极管混频方法时,在500~10,000Hz的频率规模内,多选用肖特基型和点触摸型二极管。

6、扩大用二极管

用二极管扩大,大致有依托地道二极管和体效应二极管那样的负阻性器材的扩大,以及用变容二极管的参量扩大。因而,扩大用二极管一般是指地道二极管、体效应二极管和变容二极管。

7、开关用二极管

因为二极管具有单导游电性,在正向电压效果下电阻很小,相当于通路,相似于开关翻开状况;而在反向电压效果下电阻很大,相当于断路,相似于开封闭合状况。二极管具有的这种开关特性,使得其可以组成各种逻辑电路。

有在小电流下(10mA程度)运用的逻辑运算和在数百毫安下运用的磁芯鼓励用开关二极管。小电流的开关二极管一般有点触摸型和键型等二极管,也有在高温下还或许作业的硅分散型、台面型平和面型二极管。开关二极管的专长是开关速度快。而肖特基型二极管的开关时刻特短,因而是抱负的开关二极管。2AK型点触摸为中速开关电路用;2CK型平面触摸为高速开关电路用;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、功率高。

8、变容二极管

可以经过对其施加反向电压来改动其PN结的静电容量,然后到达变容的功用,常常于电视机高频头的频道转化和调谐电路。

用于自动频率操控(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。经过施加反向电压, 使其PN结的静电容量发作改动。因而,被运用于自动频率操控、扫描振动、调频和调谐等用处。一般,虽然是选用硅的分散型二极管,可是也可选用合金分散型、外延结合型、两层分散型等特别制造的二极管,因为这些二极管关于电压而言,其静电容量的改动率特别大。结电容随反向电压VR改动,替代可变电容,用作调谐回路、振动电路、锁相环路,常用于电视机高频头的频道转化和调谐电路,多以硅资料制造。

9、频率倍增用二极管

对二极管的频率倍增效果而言,有依托变容二极管的频率倍增和依托阶跃(即剧变)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操控用的变容二极管的作业原理相同,但电抗器的结构却能接受大功率。阶跃二极管又被称为阶跃康复二极管,从导通切换到封闭时的反向康复时刻trr 短,因而,其专长是急速地变成封闭的搬运时刻显著地短。假如对阶跃二极管施加正弦波,那么,因tt(搬运时刻)短,所以输出波形急骤地被夹断,故能发作许多高频谐波。

10、稳压二极管

稳压二极管是一种作业于反向击穿状况的面结型硅二极管,在稳压电路中串入限流电阻,约束稳压二极管击穿后电流值,使得其击穿状况可以一向坚持下去。

是替代稳压电子二极管的产品。被制造成为硅的分散型或合金型。是反向击穿特性曲线急骤改动的二极管。作为操控电压和规范电压运用而制造的。二极管作业时的端电压(又称齐纳电压)从3V左右到150V,按每隔10%,能划分红许多等级。在功率方面,也有从200mW至100W以上的产品。作业在反向击穿状况,硅资料制造,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削减温度系数则为2DW型。

11、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)结构的晶体二极管。PIN中的I是“本征”含义的英文略语。当其作业频率超越100MHz 时,因为少量载流子的存贮效应和“本征”层中的渡越时刻效应,其二极管失掉整流效果而变成阻抗元件,而且,其阻抗值随偏置电压而改动。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,因为载流子注入“本征”区,而使“本征”区呈现出低阻抗状况。因而,可以把PIN二极管作为可变阻抗元件运用。它常被运用于高频开关(即微波开关)、移相、调制、限幅等电路中。

12、雪崩二极管 (Avalanche Diode)

它是在外加电压效果下可以发作高频振动的晶体管。发作高频振动的作业原理是栾的:运用雪崩击穿对晶体注入载流子,因载流子渡越晶片需求必定的时刻,所以其电流滞后于电压,呈现延迟时刻,若适当地操控渡越时刻,那么,在电流和电压关系上就会呈现负阻效应,然后发作高频振动。它常被运用于微波范畴的振动电路中。

13、江崎二极管 (Tunnel Diode)

它是以地道效应电流为首要电流重量的晶体二极管。其基底资料是砷化镓和锗。其P型区的N型区是高掺杂的(即高浓度杂质的)。地道电流由这些简并态半导体的量子力学效应所发作。发作地道效应具有如下三个条件:①费米能级坐落导带和满带内;②空间电荷层宽度有必要很窄(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或许性。江崎二极管为双端子有源器材。其首要参数有峰谷电流比(IP/PV),其间,下标“P”代表“峰”;而下标 “V”代表“谷”。江崎二极管可以被运用于低噪声高频扩大器及高频振动器中(其作业频率可达毫米波段),也可以被运用于高速开关电路中。

14、快速关断(阶跃康复)二极管 (Step Recovary Diode)

它也是一种具有PN结的二极管。其结构上的特色是:在PN结鸿沟处具有峻峭的杂质散布区,然后构成“自助电场”。因为PN结在正向偏压下,以少量载流子导电,并在PN结邻近具有电荷存贮效应,使其反向电流需求阅历一个“存贮时刻”后才干降至最小值(反向饱和电流值)。阶跃康复二极管的“自助电场”缩短了存贮时刻,使反向电流快速截止,并发作丰厚的谐波重量。运用这些谐波重量可规划出梳状频谱发作电路。快速关断(阶跃康复)二极管用于脉冲和高次谐波电路中。

15、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。其正向开始电压较低。其金属层除资料外,还可以选用金、钼、镍、钛等资料。其半导体资料选用硅或砷化镓,多为N型半导体。这种器材是由大都载流子导电的,所以,其反向饱和电流较以少量载流子导电的PN结大得多。因为肖特基二极管中少量载流子的存贮效应甚微,所以其频率响仅为RC时刻常数约束,因而,它是高频和快速开关的抱负器材。其作业频率可达100GHz。而且,MIS(金属-绝缘体-半导体)肖特基二极管可以用来制造太阳能电池或发光二极管。

16、阻尼二极管

具有较高的反向作业电压和峰值电流,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。

17、瞬变电压按捺二极管

TVP管,对电路进行快速过压维护,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。

18、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材,用于张驰振动电路,守时电压读出电路中,它具有频率易调、温度稳定性好等长处。

19、发光二极管

用磷化镓、磷砷化镓资料制成,体积小,正向驱动发光。作业电压低,作业电流小,发光均匀、寿命长、可发红、黄、绿单色光。常常运用于VCD、DVD、计算器等显示器上,例如电脑硬盘的指示灯、充电器的指示灯等都是发光二极管在生活中的运用。

20、硅功率开关二极管

硅功率开关二极管具有高速导通与截止的才能。它首要用于大功率开关或稳压电路、直流改换器、高速电机调速及在驱动电路中作高频整流及续流箝拉,具有康复特性软、过载才能强的长处、广泛用于计算机、雷达电源、步进电机调速等方面。

21、旋转二极管

首要用于无刷电机励磁、也可作一般整流用。

五、依据特性分类

点触摸型二极管,按正向和反向特性分类如下:

1、一般用点触摸型二极管

这种二极管正如标题所说的那样,一般被运用于检波和整流电路中,是正向和反向特性既不特别好,也不特别坏的中心产品。如:SD34、SD46、1N34A等等归于这一类。

2、高反向耐压点触摸型二极管

是最大峰值反向电压和最大直流反向电压很高的产品。运用于高压电路的检波和整流。这种类型的二极管一般正向特性不太好或一般。在点触摸型锗二极管中,有SD38、1N38A、OA81等等。这种锗资料二极管,其耐压受到约束。要求更高时有硅合金和分散型。

3、高反向电阻点触摸型二极管

正向电压特性和一般用二极管相同。虽然其反方向耐压也是特别地高,但反向电流小,因而其专长是反向电阻高。运用于高输入电阻的电路和高阻负荷电阻的电路中,就锗资料高反向电阻型二极管而言,SD54、1N54A等等归于这类二极管。

4、高传导点触摸型二极管

它与高反向电阻型相反。其反向特性虽然很差,但使正向电阻变得满足小。对高传导点触摸型二极管而言,有SD56、1N56A等等。对高传导键型二极管而言,可以得到更优秀的特性。这类二极管,在负荷电阻特别低的情况下,整流功率较高。

六、按作业频率分类

二极管按作业频率可分为高频二极管和低频二极管。

七、按电流容量分类

二极管按其电流容量可分为大功率二极管(电流为5A以上)、中功率二极管(电流在1-5A)和小功率二极管(电流在1A以下)。

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