重庆科创职业学院二极管.ppt

半导体二极管,定义、分类及功能,1、定义 能实现单向导电特性的半导体器件。 2、结构 在PN结的基础上加上电极引线和封装外壳。 3、功能 整流、检波、嵌位、限副、稳压、发光、开关 等。 4、分类 用途：整流、检波、稳压、发光、光电（光敏） 、开关、变容等。,二极管的结构如下图所示，在P型与N型半导体的交界面会形成一个具有特殊电性能的薄层，称为PN结。从P区引出的电极作为正极，从N区引出的电极作为负极。 二极管基本结构 二极管图形符号,普通二极管,半导体二级管的分类及电路符号 二极管种类很多，按材料分类，可分为锗二极管、硅二极管、砷化镓二极管等；按制作工艺可分为点接触型和面接触型二极管；按用途可分为整流、检波、稳压、变容、发光、光电、开关二极管等；按封装形式可分为塑封、玻封、金属封等类型。晶体二极管有正、负两根电极引线，各类二极管的电路符号见图所示。,二、认识半导体二极管的特性 半导体二极管是用半导体材料制成的具有单向导电特性的器件。在电子电路中有着广泛的应用，是基本和重要的器件。 半导体二极管是由P型和N型半导体有机地结合在一起形成的器件，其内部结构就是一个PN结。如图5-49所示。它在电路中的文字符号表示为VD，其图形符号如图5-49所示。,图5-49 半导体二极管示意图 PN 结 正极 负极,P,N,+,VD,演示实验：PN结具有单向导电性 当二极管正极加上高电平（+），负极加上低电平（-）时，二极管（或说PN结）导通。导通即是有电流通过，相当于开关闭合，灯泡发亮，如图5-50所示。 当二极管正极加上低电平（-），负极加上高电平（+）时，二极管（或说PN结）截止。截止即是无电流通过，相当于开关断开，灯光熄灭，如图5-51所示。,I,+,-,VD,亮,图5-50 二极管的导通状态,图5-51 二极管的截止状态,VD,+,-,熄,2.二极管主要特性曲线 二极管的电流iD与加在二极管两端的电压vD的关系曲线，称为二极管伏安特性曲线。,（1）正向特性 死区 当二极管外加正向电压较小时，正向电流几乎为零。 正向导通区 当二极管正向电压大于死区电压Vth时，电流随电压增加，二极管处于导通状态。 导通电压 硅二极管约为0.7V，锗二极管约为0.3V。,（2）反向特性 反向截止区 当二极管承受的反向电压未达到击穿电压V（BR）时，二极管呈现很大电阻。 反向击穿区 当二极管承受的反向电压已达到击穿电压V（BR）时，反向电流急剧增加，该现象称为二极管反向击穿。,二极管伏安特性曲线,（1）稳压二极管 稳压二极管又称齐纳二极管，也是由一个PN结组成，当它的反向电压大到一定数值（即稳压值）时，PN结被击穿，反向电流突然增加，而反向电压基本不变，从而实现稳压功能。不同型号的稳压管具有不同的稳压范围，即使是同一型号，其稳压值也不尽相同，使用时一定要测量它的实际稳压值。稳压管通常在电子电路中起稳压、限幅、恒流等作用。,稳压二极管,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(Iz)很大，而管子两端电压变化(Vz)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,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 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=VZIZmax。 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。,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。发光二极管同样具有单向导电性，它正向导电时会发光，发光的颜色与其材料有关，强度与流过它的正向电流有关。它作为各类显示及光电传感器件，在实际电路中得到越来越广泛的应用。,发光二极管,LED,3.光电二极管 光电二极管又称光敏二极管，它是利用光电效应制成的单PN结光敏器件。在光电二极管的管壳上备有一个玻璃窗口，在没有光照的情况下 反向电流很小（一般小于0.1uA），称为暗电流，反向电阻呈高阻态（几十兆欧）。一旦有光照射时反向漏电流迅速增大，称为光电流，反向电阻急剧降低到只有几到几十千欧。光电二极管常用于光电式传感器、光电输入机、光电转换自动控制中。,光电元器件,2Cu,整流二极管,整流二极管,整流二极管两个重要的参数：最大整流电流IDM：最大反向工作电压V,整流桥,整流桥,开关及稳压二极管,产品型号: 1N4148、2.0V(1/2W)-75V(1/2W)、2.0V(1W)-110V(1W) 广泛应用于： DVD、音响、收录机、电话机、充电器,贴片二极管,整流二极管,发光二极管,LED数码管,发光二极管,光敏二极管和三极管,红外发射二极管,变容二极管,激光二极管,LED二极管电筒,旋转整流二极管,片式二极管,万用表欧姆档内接有电池，内接电池的正极与黑表笔相接，而内接电池的负极与红表笔相接。 三、认识半导体二极管的命名方法 国产二极管的命名由五个部分组成，各部分的意义如图5-54所示。 其中第2、3位各字母含义如下表5-8所示。,图5-54 半导体二极管的命名方法 数字2表示二极管 字母：表示二极管材料与极性 汉语拼音字母：表示二极管类别 数字：生产序号 字母：区别代号,2AP8A,表5-8 国产二极管的命名中的第2、3位各字母含义,国外二极管的命名 普通二极管： 1N400x、1N539x、1N54xx等； 开关二极管：1N414x、1N444x、1N457、 1N914 、1N916等； 稳压二极管：1N47xx 、1N52xx、IN752、 IN60等。,二极管的主要参数 最大整流电流IFM：是管子长期运行时允许通过的最大正向平均电流。 最高反向工作电压VRM ：又称额定工作电压，它是保证二极管不至于反向击穿而规定的最高反向电压。 反向饱和电流Is：它指管子未进入击穿区的反向电流，其值越小，则管子的单向导电性越好。 最高工作频率fM ：是保证管子正常工作的最高频率。 反向恢复时间trr :指二极管所加电压由正向突然变为反向时，电流由很大衰减到接近Is所需要的时间,稳压二极管,贴片二极管,整流二极管,发光二极管,LED数码管,发光二极管,光敏二极管和三极管,红外发射二极管,变容二极管,激光二极管,LED二极管电筒,旋转整流二极管,片式二极管,五、二极管的检测方法和极性识别,（一）、普通二极管的检测 （包括检波二极管、整流二极管、阻尼二极管、开关二极管、续流二极管、稳压二极管）,1、外观识别,(a)观察外壳上的的符号标记。通常在二极管的外壳上标有二极管的符号，带有三角形箭头的一端为正极，另一端是负极。,(b)观察外壳上的色点。在点接触二极管的外壳上，通常标有极性色点(白色或红色)。一般标有色点的一端即为正极。还有的二极管上标有色环，带色环的一端则为负极。,（a）极性的判别 将万用表置于R100档或R1k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、万用表检测（指针万用表）,（b）单负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几百欧至2k左右，反向电阻值为300k左右。硅材料二极管的电阻值为几百欧至5 k左右，反向电阻值为（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。 （c）特殊情况 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。,（d）反向击穿电压的检测 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。如图所示，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。,（一）、稳压二极管稳压值的测量,1、用030V连续可调直流电源 对于13V以下的稳压二极管， 可将稳压电源的输出电压调至 15V，将电源正极串接1只1.5 k限流电阻后与被测稳压二 极管的负极相连接，电源负 极与稳压二极管的正极相接， 再用万用表测量稳压二极管两端的电压值，所测的读数即为稳压二极管的稳压值。若稳压二极管的稳压值高于15V，则应将稳压电源调至20V以上。,2、用指针万用表测量,测量稳压值在9V以下的稳压管。方法，万用表 置于欧姆档的R10档，用黑表笔接管子的正极， 用红表笔接管的负极，按下式计算稳压值。,中心阻值,测量阻值,（二）、发光二极管的检测,1、正、负极的判别 将发光二极管放在一个光源下，观察两个金属片的大小，通常金属片大的一端为负极，金属片小的一端为正极；新发光二极管，长脚为正，短脚为负。 2、性能好坏的判断 用万用表R10k档，测量发光二极管的正、反向电阻值。正常时，正向电阻值（黑表笔接正极时）约为1020k，反向电阻值为250k（无穷大）。较高灵敏度的发光二极管，在测量正向电阻值时，管内会发微光。,（三）、光敏二极管的检测,用黑纸或黑布遮住光敏二极管的光信号接收窗口，然后用万用表R1k档测量光敏二极管的正、反向电阻值。正常时，正向电阻值在1020k之间，反向电阻值为（无穷大）。若测得正、反向电阻值均很小或均为无穷大，则是该光敏二极管漏电或开路损坏。 再去掉黑纸或黑布，使光敏二极管的光信号接收窗口对准光源，然后观察其正、反向电阻值的变化。正常时，正、反向电阻值均应变小，阻值变化越大，说明该光敏二极管的灵敏度越高。,（四）、红外光敏二 极管的检测,将万用表置于R1k档，测量红外光敏二极管的正、反向电阻值。正常时，正向电阻值（黑表笔所接引脚为正极）为310 k左右，反向电阻值为500 k以上。若测得其正、反向电阻值均为0或均为无穷大，则说明该光敏二极管已击穿或开路损坏。在测量红外光敏二极管反向电阻值的同时，用电视机遥控器对着被测红外光敏二极管的接收窗口（见上图）。正常的红外光敏二极管，在按动遥控器上按键时，其反向电阻值会由500 k以上减小至50100 k之间。阻值下降越多，说明红外光敏二极管的灵敏度越高。,（五）、激光二极管的检测,拆下激光二极管，用万用表R1k或R10k档测量其正、反向电阻值。正常时，正向电阻值为2040k之间，反向电阻值为（无穷大）。若测得正向电阻值已超过50k，则说明激光二极管的性能已下降。若测得的正向电阻值大于90k，则说明该二极管已严重老化，不能再使用了。,（六）、变容二极管的检测,1正、负极的判别：有的变容二极管的一端涂有黑色标记，这一端即是负极，而另一端为正极。还有的变容二极管的管壳两端分别涂有黄色环和,红色环，红色环的一端为正极，黄色环的一端为负极。 也可以用数字万用表的二极管档，通过测量变容二极管的正、反向电压降来判断出其正、负极性。正常的变容二极管，在测量其正向电压降时，表的读数为0.580.65V；测量其反向电压降时，表的读数显示为溢出符号“1”。在测量正向电压降时，红表笔接的是变容二极管的正极，黑表笔接的是变容二极管的负极。 2性能好坏的判断：用指针式万用表的R10k档测量变容二极管的正、反向电阻值。正常的变容二极管，其正、反向电阻值均为（无穷大）。若被测变容二极管的正、反向电阻值均有一定阻值或均为0，则是该二极管漏电或击穿损坏。,四、半导体二极管的极性判别,原理：普通二极管一般在外壳上均印有型号和标记，标记有箭头、色点、色环三种，箭头所指方向或靠近色环的一端为阴极，有色点的一端为阳极。二极管的特性是单向导电性，利用这一特性，我们可借用万用表欧姆档对二极管进行极性判别。 1.连接如图5-56所示 若遇到型号和标记不清楚时，可用万用表的欧姆档进行判别，万用表档位选在R100 或R1K 档（对面接触型的大电流整流管可用R1 或R10 档），再将两支表笔二极管两极并接，测其电阻值。调换表笔后，再测其电阻值。,2.比较读数 二极管与表笔并接上后，观察读数，若测得阻值较大（称为反向电阻），表明二极管未导通，调换表笔后再测，则所测阻值应较小（称为正向电阻）表明二极管已导通。 3.判断 由二极管单向导电性可知，第二步中测得正向电阻那一次。黑表笔所接之脚为二极管“+”极（或P极）。因万用表欧姆档，黑笔接在万用表内部电池之“正极”。,五、二极管的挑选 通常小功率锗管正向电阻值范围大约在300 500 ，硅管为1000 甚至更大，锗管反向电阻阻值范围大约为几十千欧，硅管则在500K 以上。若测得正、反向电阻均较小，说明二极管内部短路，若所测正、反向阻值均很大，说明二极管内部开路或接触不良。 如图5-57所示