半导体二极管(课件)

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整流管开关管形形色色的二极管阻尼二极管高频二极管金属封装整流二极管形形色色的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快恢复二极管肖特基二极管形形色色的二极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。黑环为负极白环为负极螺栓端为负极金属封装二极管玻璃封装二极管塑料封装二极管半导体几个概念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结及它所在的半导体再加上电极引线和管壳构成。结构类型按材料分类按结构分类按用途分类硅管，锗管点接触型普通二极管、整流二极管、开关二极管、发光二极管、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、光电二极管等面接触型硅平面型阳极阴极金属支架正极引线负极引线金锑合金P型硅铝合金小球N型硅片阳极引线阴极引线N型锗片金属触丝管壳二氧化硅保护层负极引线阳极引线N型硅P型硅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。点接触型二极管特点：结面积小，因此结电容小，允许通过的电流也小，适用于高频电路的检波或小电流的整流。mAVRWVRDmAVRWVRD正向电压：阳极高电位阴极低电位反向电压：阴极高电位阳极低电位PN正向电流反向电流OD段称为正向特性。OC段，正向电压较小(小于0.5V)，正向电流非常小，只有当正向电压超过某一数值时，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。1正向特性ADCBiDuDOUBRADCBiDuDoUBROB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，半导体中本征激发增加，是少数载流子增多，故反向电流增大，特性曲线向下降。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。2反向特性小结：二极管的伏安特性硅管0.5V,锗管0.1V。反向击穿电压U(BR)导通压降外加电压大于死区电压二极管才能导通。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。正向特性反向特性特点：非线性硅0.6~0.8V锗0.2~0.3VUI死区电压PN+–PN–+反向电流在一定电压范围内保持常数。半导体二极管iDouD20406080100(mA)(v)-40-80-0.1-0.20.40.8~iDouD-200-10020406080100-10-30-2075℃20℃(mA)(v)(μA)12材料开启电压（V）导通电压（V）反向饱和电流（μA）硅（Si）≈0.50.6~10.1锗（Ge）≈0.10.2~0.5几十二极管的伏安特性对温度很敏感，温度升高时，正向特性曲线向左移，反向特性曲线向下移。参数对器件性能的定量描述器件使用的极限条件两大类半导体二极管的主要参数最大整流电流IF最大反向工作电压UR反向电流IR最大工作频率fM二极管长期运行时允许通过的最大正向平均电流。管子使用时允许加的最大反向电压。二极管未发生击穿时的反向电流值。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2AP1二极管N型锗材料普通管器件序号二极管型号的读识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℃。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。半导体二极管四、二极管的使用常识五、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。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。五、二极管的检测总结：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。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。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，或说管子两端电压基本保持一个固定值。稳压管在电路中主要功能是起稳压作用。稳压管的伏安特性曲线正向特性击穿特性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（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。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。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。发光二极管电路符号发光二极管实物图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。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）正、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。发光二极管的检测●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。应用提示6.3光电二极管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光电二极管是在反向电压作用下工作的，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。光电二极管工作电路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的简易检测（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，红表笔接其正极，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。检测示意图如图所示检测示意图6.3光电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。6.4变容二极管任务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11N4728正向电阻13反向电阻20M以上正向压降0.678V反向压降1.589V1N4733正向电阻14K反向电阻20M以上正向压降0.678V反向压降11N4735正向电阻9K反向电阻20M以上正向压降0.710V反向压降11N4738正向电阻13K反向电阻20M以上正向压降0.690V反向压降11N47401N47411N47421N41481N58181N5819G+-+-ER00∞G+-+-ER00∞二极管处于截止状态二极管处于导通状态二极管二极管-+将多用电表调至R×1