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1、电子元器件基础知识半导体二极管,张伟制作,二极管定义与特性,定义：二极管属于半导体，一种非线性元件，它由N型半导体与P型半导体构成，它们相交的界面上形成PN结。,特性：单向导电性！正极接高电位，负极接低电位时导通，反之截止！所以二极管的方向性是非常重要的。,二 极 管 的 分 类,稳压二极管,整流二极管,快恢复二极管,发光二极管,光敏二极管,二极管在汽车上的应用,二极管是非常重要的电子元件,在汽车上应用非常广。光电二极管把日光照射量变化转换为电流值变化信号检测出来,并将其送到A/C ECU,用于调整空调的吹风量与温度。很多汽车上电子仪表中的显示器也用到发光二极管。,二极管的作用,二极管是最常用
2、的电子元件之一，他最大的特性就是单向导电，也就是电流只可以从二极管的一个方向流过，二极管的作用有整流电路，检波电路，稳压电路，各种调制电路，主要都是由二极管来构成的，其原理都很简单，正是由于二极管等元件的发明，才有我们现在丰富多彩的电子信息世界的诞生，既然二极管的作用这么大那么我们应该如何去检测这个元件呢，其实很简单只要用万用表打到电阻档测量一下正向电阻如果很小，反相电阻如果很大这就说明这个二极管是好的。对于这样的基础元件我们应牢牢掌握住他的作用原理以及基本电路，这样才能为以后的电子技术学习打下良好的基础。,光电二极管又叫光敏二极管，它是利用PN结在施加反向电压时，在光线照射下反向电阻由大到小
3、的原理进行工作的。无光照射时，二极管的反向电流很小；有光照射时，二极管的反向电流很大。光电二极管不是对所有的可见光及不可见光都有相同的反应，它是有特定的光谱范围的，2DU是利用半导体硅材料制成的光电二极管，2AU是利用半导体锗材料制成的光电二极管。,光电二极管,二极管的特点,1.正向性 2.反向性 3.击穿性1.外加正向电压时，在正向特性的起始部分，正向电压很小，不足以克服PN结内电场的阻挡作用，正向电流几乎为零，这一段称为死区。这个不能使二极管导通的正向电压称为死区电压。当正向电压大于死区电压以后，PN结内电场被克服，二极管导通，电流随电压增大而迅速上升。在正常使用的电流范围内，导通时二极管
4、的端电压几乎维持不变，这个电压称为二极管的正向电压。,2外加反向电压不超过一定范围时，通过二极管的电流是少数载流子漂移运动所形成反向电流，由于反向电流很小，二极管处于截止状态。这个反向电流又称为反向饱和电流或漏电流，二极管的反向饱和电流受温度影响很大。,3外加反向电压超过某一数值时，反向电流会突然增大，这种现象称为电击穿。引起电击穿的临界电压称为二极管反向击穿电压。电击穿时二极管失去单向导电性。如果二极管没有因电击穿而引起过热，则单向导电性不一定会被永久破坏，在撤除外加电压后，其性能仍可恢复，否则二极管就损坏了。因而使用时应避免二极管外加的反向电压过高。二极管是一种具有单向导电的二端器件，有电
5、子二极管和晶体二极管之分，电子二极管现已很少见到，比较常见和常用的多是晶体二极管。二极管的单向导电特性，几乎在所有的电子电路中，都要用到半导体二极管，它在许多的电路中起着重要的作用，它是诞生最早的半导体器件之一，其应用也非常广泛。二极管的管压降：硅二极管（不发光类型）正向管压降0.7V，锗管正向管压降为0.3V，发光二极管正向管压降会随不同发光颜色而不同。主要有三种颜色，具体压降参考值如下：红色发光二极管的压降为2.0-2.2V，黄色发光二极管的压降为1.82.0V，绿色发光二极管的压降为3.03.2V，正常发光时的额定电流约为20mA。二极管的电压与电流不是线性关系，所以在将不同的二极管并联
6、的时候要接相适应的电阻。,二极管的符号,二极管的分类：整流二极管，发光二极管，检波二极管，开关二极管，稳压二极管，变容二极管，,特性：单向导电性,P型：半导体中多数载流子为空穴，少数载流子为电子，称为P型半导体。,N型：半导体中，多数载流子为电子，少数载流子为空穴，称为N型半导体。,PN结：N型和P型半导体之间的特殊薄层叫做PN结。,a PN结 图 PN结的单向导电特性,b 反向截止 c正向导通 图 PN结的单向导电特性,当PN结两端加上反向电压时,因电子流向负极，空穴流向正极。使半导体的特殊薄层增厚，电流无法通过（如图641b所示）。当PN结两端加上正向电压时,因电子流向正极，而空穴流向负极
7、。使半导体的特殊薄层减薄，使电流流过（如图641c所示）。,结论：二极管正偏导通，反偏截止。这一导电特性称为二极管的单向导电性。,13,2额定整流电流IF 指二极管长期运行时，根据允许温升折算出来的平均电流值。目前大功率整流二极管的IF值可达1000A。,3最大反向工作电压URM指为避免击穿所能加的最大反向电压。目前最高的URM值可达几千伏。,4最高工作频率fM由于PN结的结电容存在，当工作频率超过某一值时，它的单向导电性将变差。点接触式二极管的fM值较高，在100MHz以上；整流二极管的fM较低，一般不高于几千赫。,5反向恢复时间trr指二极管由导通突然反向时，反向电流由很大衰减到接近IS时
8、所需要的时间。大功率开关管工作在高频开关状态时，此项指标至为重要。,普通半导体二极管的主要参数,1反向饱和漏电流IS指在二极管两端加入反向电压时，流过二极管的电流，该电流与半导体材料和温度有关。在常温下，硅管的IS为纳安（10-9A）级，锗管的IS为微安（10-6A）级。,二极管的检测与替换,1、晶体二极管好坏的检测 通常最简便的方法是用万用表来判别二极管的好坏。测量时，将万用表拨到R1K档，测量二极管的正、反向电阻，好的管子一般在几千欧以上，甚至无穷大。正、反向电阻相差的越大越好。如果两次测量得到的阻值一样大或一样小，说明该二极管已损坏。2、晶体二极管的代用 二极管的代用比较容易，当原电路中
9、的二极管损坏时，最好选用同型号同档次的二极管代替。如果找不到同型号的二极管，必须查清原二极管的主要参数，对于检波二极管只要工作频率满足即可；整流二极管要满足反向工作电压和最大整流电流的要求；稳压二极管一定要注意稳压电压的数值。3、晶体二极管极性的判别 测量二极管时，以测得小的那一次时（正向电阻）,万用表黑笔所接的便是二极管的正极，红表笔所接的便是二极管的负极。这是因为万用表在电阻档时，万用表的黑表笔接其内部电池的正极，红表笔接其电池内部的负极。对于发光二极管而言，一般来说，发光二极管的长脚是正极，短脚是负极，或者把二极管放在光线很亮的地方，发光二极管内部有两个电极，一般是电极较小的是二极管的正
10、极，电极较大的是二极管的负极。,二极管的测量,测量的方法是先把万用表拨到“欧姆”档(通常用Rx100或Rx1K)进行。,判断二极管好坏：测量正反向电阻，如果反向电阻远大于正向电阻则没有问题，而二者相等、无穷大或为0则说明二极管损坏。,2.判断二极管的正负,二极管导通，阻值较小(几十欧到几千欧的范围),这就告诉我们黑表笔接触的是二极管的正极,红表笔接触的是二极管的负极。,二极管截止,阻值很大(一般为几百千欧),这就告诉我们黑表笔接触的是二极管的负极,红表笔接触的是二极管的正极。,3.检测发光二极管,一般发光二极管的正向压降为1.5v-2.3v,用两个万用表串联可进行检查。,用两块万用表，拨到相同
11、电阻档(Rx1档)，串联起来，当作电压源。,接入二极管，正常的发光二极管便会发光,三、二极管的测量1、测量原理,二极管在使用时必须先判别其性能的优劣，然后判别“+”、“”极引脚，在接入电路时二极管引脚的极性是不能接反的。,二极管的测量,1、测量原理,所谓正向连接，即电源的“+”极通过限流电阻与二极管的“+”极连接，电源的“”极与二极管的“”连接；反向连接刚好和正向连接相反.,二极管是一种工作在正向导通(即正向电阻小)反向截止(反向电阻大)的元器件，这两个电阻数值相差越大，表明二极管的质量越好。测量二极管即应用此原理。,2、测量方法 表笔的连接,二极管在使用时必须先判别其性能的优劣，然后判别“+
12、”、“”极引脚，在接入电路时二极管引脚的极性是不能接反的。,二极管的测量,2、测量方法,(2)把红表笔 和 黑表笔分别与二极管的两引脚连接，观察其阻值并记下；然后把两表笔对调再与二极管两引脚连接，再次观察并记录下阻值.,(1)把万用表打至电阻档(档)并调到1 k 的量程上；,数字式万用表,红表笔,黑表笔,1,1100.00,1100.00,表笔的连接,二极管在使用时必须先判别其性能的优劣，然后判别“+”、“”极引脚，在接入电路时二极管引脚的极性是不能接反的。,二极管的测量,2、测量方法,(1)把万用表打至电阻档(档)并调到1 k 的量程上；,数字式万用表,1,1100.00,0050.00,(
13、2)把红表笔 和 黑表笔分别与二极管的两引脚连接，观察其阻值并记下；然后把两表笔对调再与二极管两引脚连接，再次观察并记录下阻值.,表笔的连接,二极管在使用时必须先判别其性能的优劣，然后判别“+”、“”极引脚，在接入电路时二极管引脚的极性是不能接反的。,二极管的测量,2、测量方法,数字式万用表,0000.00,1100.00,0050.00,(3)质量判别:测得阻值大的越大，阻值小的越小，表示管子质量好;若两值相差不大(都很小或都很大),则表示管子有问题，不能使用;,(4)极性判别：测得阻值小时，黑笔所接二极管的那端引脚是二极管的“+”极，红笔所接二极管的那端引脚是二极管的“”极.,+,注意:万
14、用表的黑笔其实是接表内电池的“+”极，而红笔是接表内电池的“”极,这一点很多同学会搞错的。,注意:用指针式万用表测量方法完全相同。,注意：测量时不要用手指捏着管脚和笔，这样人体的电阻就相当于与二极管并联，会影响测量的准确度。,二极管测量结束页,二极管在使用时必须先判别其性能的优劣，然后判别“+”、“”极引脚，在接入电路时二极管引脚的极性是不能接反的。,二极管的测量,2、测量方法,数字式万用表,0000.00,1100.00,0050.00,(3)质量判别:测得阻值大的越大，阻值小的越小，表示管子质量好;若两值相差不大(都很小或都很大),则表示管子有问题，不能使用;,(4)极性判别：测得阻值小时，黑笔所接二极管的那端引脚是二极管的“+”极，红笔所接二极管的那端引脚是二极管的“”极.,+,注意:万用表的黑笔其实是接表内电池的“+”极，而红笔是接表内电池的“”极,这一点很多同学会搞错的。,注意:用指针式万用表测量方法完全相同。,注意：测量时不要用手指捏着管脚和笔，这样人体的电阻就相当于与二极管并联，会影响测量的准确度。,国产二极管的型号命名由五部分组成，第一部分用数字“2”表示二极管，第二部分用字母表示材料和极性，第三部用字母表示类型，第四部分用数字表示序号，第五部分用字母表示规格。,二极管的命名,二极管型号的意义,例 2AP9 表示为N型锗材料普通二极管，序号9,
