2.1　半導體二極管的識別與檢測

二極管是最基本的半導體器件，它的特點可以用五個字來概括，就是單向導電性，即電流只能從二極管的正極流向負極，而不能從負極流向正極。這個特點很有點像漁民捕魚用的魚簍，小魚從簍口往簍里游動很順暢，但要從簍里往簍口游出來就非常困難了。

2.1.1　半導體二極管的類型與用途

按照制造二極管的材料來分，二極管可分為硅二極管和鍺二極管兩種。用這兩種材料制造的二極管在工作特性上有些差別，分別適用于不同的場合。現在使用量最多的當屬硅二極管，其性能在許多方面都比鍺二極管要好。

一般大都按照二極管的用途將二極管分為整流二極管、穩壓二極管、檢波二極管、開關二極管、雙向二極管、變容二極管、阻尼二極管、高壓硅堆和敏感類二極管（光敏、溫敏、壓敏、磁敏等）。

二極管的外包裝材料有塑料、玻璃和金屬三種，主要是考慮到二極管的工作情況，比如用在高頻電路中的二極管，就大都采用塑料和玻璃封裝，如果二極管用在大功率的整流電路中，就需要采用金屬封裝，以有利于散熱。常用半導體二極管的外形和封裝形式如圖2.1所示。

（1）整流二極管

整流二極管可以把交流電變成脈動的直流電。常用的型號有2CZ型、2DZ型等，還有用于高壓和高頻整流電路的高壓整流堆，如2CGL型、DH26型、2CL51型等。

選擇整流二極管時，主要應考慮二極管的最大整流電流和最高反向工作電壓這兩個參數是否滿足要求。對于流過二極管的電流小于1A的整流電路而言，通常可用型號為1N4007的硅二極管，它的工作電流為1A，耐壓可達1000V，價格也很便宜，只有幾分錢一只，且性能穩定，一致性好。1N4007硅二極管的外形如圖2.2所示，它是采用塑封包裝的。

為了使用方便，工廠將四個二極管按照橋式整流電路的連接方式制造成一個器件，稱之為全橋。如圖2.3所示，就是兩款全橋器件的外形，一個全橋有四只引線，兩只接交流輸入，另外兩只就是直流輸出，且標有正負極符號，使用起來非常方便。

也有將兩個二極管按照全波整流電路的連接方式做在一起的器件，稱之為半橋。半橋是將橋式整流的兩個二極管封在一起，用兩個半橋可組成一個橋式整流電路，一個半橋也可以組成變壓器帶中心抽頭的全波整流電路。如圖2.4所示，就是一個大功率半橋器件的外形，它只有三只引線。

（2）檢波二極管

檢波二極管的主要作用是把低頻信號從高頻載波信號中檢出來，就像你到車站接客人，把客人從高鐵上接下來。檢波二極管一般為鍺管，因為其正向導通電壓比較低，最低只有0.1V，很適合用于小信號的檢波。檢波二極管常采用玻璃外殼封裝，主要型號有2AP型和1N4148（國外型號）等。一款檢波二極管1N4148的外形如圖2.5所示。

選用檢波管時，主要是看其工作頻率是否符合要求。

（3）穩壓二極管

穩壓二極管也常簡稱為穩壓管，它是用特殊工藝制造的面接觸型半導體二極管，一般都采用硅材料制作。穩壓二極管的特點是它工作于反向擊穿區，當其被反向擊穿后，若外加電壓減小或消失，穩壓二極管的PN結能自動恢復而不至于損壞。

穩壓管主要用于直流電源電路中的穩壓環節中，常用的有2CW型和2DW型，在其表面上往往印刷有其穩壓值。一款穩壓二極管的外形如圖2.6所示，可以看出，它也是用玻璃外殼封裝的。

（4）變容二極管

當PN結加上反向電壓時，此時的PN結就相當于一個小電容，而且其結電容是隨著外加電壓的變化而變化的，例如2CB14型變容二極管，當反向電壓在3～25V變化時，其結電容在20～30pF變化。變容二極管主要用在高頻電路中作自動調諧、調頻和調相等，如在彩色電視機中就是用變容二極管實現電視頻道的自動選擇。

一款變容二極管的外形如圖2.7所示。

（5）雙向二極管

雙向二極管是一個二端器件，在滿足一定條件時，等效于一個雙向開關。當加在雙向二極管兩端的電壓小于某一個值時，它呈斷路狀態；當加在雙向二極管兩端的電壓大于該值時，它呈短路狀態。這個電壓值就稱為轉折電壓。也就是說，當加在雙向二極管兩端的電壓小于轉折電壓時，它相當于一個斷開的開關，成斷路狀態；當加在雙向二極管兩端的電壓大于轉折電壓時，它相當于一個閉合的開關，成短路狀態。

雙向二極管的轉折電壓值大致分為三個等級：20～60V、100～150V及200～250V。雙向二極管主要用在觸發電路中。當觸發電平超過雙向二極管的轉折電壓時，雙向二極管就把該電路導通，相當于一個能自動根據所加電壓自動導通或斷開的開關。

一款小電流雙向二極管的外形如圖2.8所示。

一款允許流過10A電流、轉折電壓為18V雙向二極管的外形如圖2.9所示。

（6）發光二極管（LED）

發光二極管是一種光發射器件，能把電能直接轉化成光能。它是由鎵（Ga）、砷（AS）、磷（P）等元素的化合物制成。由這些材料構成的PN結在加上正向電壓時，就會發出光來，光的顏色主要取決于制造所用的材料。如砷化鎵發出紅色光、磷化鎵發出綠色光等。目前市場上發光二極管的顏色有紅、橙、黃、綠、藍五種，其外形有圓形、長方形等數種。圖2.10是常用發光二極管的外形和符號。

發光二極管的正向導通電壓比普通二極管大，一般在1.7～2.4V，它的工作電流可取5～20mA。應用時，加上正向電壓，并接入相應的限流電阻即可。發光二極管的發光強度基本上與電流大小成線性關系。

發光二極管具有體積小、用電省、工作電壓低、抗沖擊振動、壽命長、單色性好、響應速度快等優點，常用作微型計算機、電視機、音響設備、儀器儀表中的電源和信號的指示器，市場有各種型號的產品出售。最新生產的LED彩色電視機，就是采用發光二極管陣列作為顯示器件。

發光二極管也可以組成字母、漢字和其他符號，用于廣告顯示；也可做成數字形狀，用于顯示數字。七段LED數碼管就是用七個發光二極管組成一個發光顯示單元，可以顯示數字（0、1、2、3、4、5、6、7、8、9）。將七個發光二極管的負極接在一起，就是共陰極數碼管；將七個發光二極管的正極接在一起，就是共陽極數碼管。

（7）光電二極管

光電二極管又稱光敏二極管，是一種光接收器件，其PN結工作在反偏狀態。如圖2.11所示，是兩款光電二極管的外形和電路符號。

光電二極管的管殼上有一個玻璃窗口以便接受光照。當窗口受到光照時，就形成反向電流，通過接在回路中的電阻R就可獲得電壓信號，從而實現了光電轉換。光電二極管作為光電器件，廣泛應用于光的測量和光電自動控制系統。如光纖通信中的光接收機、電視機和家庭音響的遙控接收，都離不開光電二極管。

大面積的光電二極管可用來作為能源即光電池，是最有發展前途的綠色能源。近年來，科學家又研制成線性光電器件，統稱為光耦，可以實現光與電的線性轉換，在信號傳送和圖形圖像處理領域有廣泛的應用。

（8）激光二極管

激光（是英文Laser的意譯）是由人造的激光器產生的，在自然界中尚未有發現。激光器分為固體激光器、氣體激光器和半導體激光器。半導體激光器是所有激光器中效率最高、體積最小的一種，現在已投入使用的半導體激光器是砷化鎵激光器，即激光二極管。激光二極管的應用非常廣泛，計算機的光驅、激光唱機（即CD唱機）和激光影碟機（有LD、VCD和DVD影碟機）中都少不了它。激光二極管工作時，接正向電壓，當PN結中通過一定的正向電流時，PN結發射出激光。如圖2.12所示，是一款激光二極管的外形照片。

2.1.2　國產半導體二極管器件型號命名法

國產半導體器件型號由五部分組成，見表2.1。

2.1.3　半導體二極管的檢測

（1）用指針式萬用表測試普通二極管的方法

普通二極管的外殼上均印有型號和標記。標記方法有箭頭、色點和色環三種。箭頭所指方向或靠近色環的一端為二極管的負極，有色點標志的一端為正極。若型號和標記脫落時，可用萬用表的歐姆擋進行判別。主要原理是根據二極管的單向導電性，其反向電阻遠遠大于正向電阻。具體操作過程如下。

① 判別極性　將指針式萬用表選在R×100或R×1k擋，兩表筆分別接二極管的兩個電極。若測出的電阻值較小（硅管為幾百至幾千歐，鍺管為100Ω～1kΩ），說明是正向導通，此時黑表筆接的是二極管的正極，紅表筆接的則是負極；若測出的電阻值較大（幾十至幾百千歐），為反向截止，此時紅表筆接的是二極管的正極，黑表筆為負極。

② 檢查好壞　可通過測量正、反向電阻來判斷二極管的好壞。一般小功率硅二極管的正反向電阻為幾千歐至幾百千歐，鍺管約為幾百歐至幾十千歐。

③ 判別材料　若不知被測的二極管是硅管還是鍺管，可根據硅、鍺管的導通壓降不同來判別。將二極管接在電路中，當其導通時，用萬用表測其正向壓降，硅管一般為0.6～0.7V，鍺管為0.1～0.3V。

也可以用數字萬用表直接測量二極管的正向壓降，數字顯示的就是該二極管的正向導通電壓，可以馬上判斷出該二極管的材料。

（2）用萬用表測試穩壓二極管的方法

① 極性判別　穩壓二極管極性的判別方法與普通二極管極性判別的方法相同。

② 檢查好壞　將萬用表置于R×10k擋，黑表筆接穩壓管的“-”極，紅筆接“+”，若此時的反向電阻很小（與使用R×1k擋時的測試值相比較），說明該穩壓管正常。因為萬用表置于R×10k擋時，其電源電壓是9V，可達到被測穩壓管的擊穿電壓，穩壓管的阻值比較小。

（3）用萬用表測試雙向二極管的方法

① 將萬用表置于R×1k或R×10k擋，測量雙向二極管的正反向電阻。因為一般雙向二極管的轉折電壓值均在10V以上，所以測量一個正常雙向二極管的正、反向電阻的阻值都應是無窮大。

② 外加電源測量法　給雙向二極管外加一個能高于雙向二極管轉折電壓的電源，一般小管子50V就夠了。測量時，將萬用表的電流擋串接在電路中，逐漸增加電源電壓，當電流表的指針有較明顯擺動時，就說明該雙向二極管導通了，此時的電壓就可認為是雙向二極管的轉折電壓。

然后再改變電源的極性，可測出雙向二極管另一方向的轉折電壓。兩次轉折電壓值的差，即為轉折電壓偏差值ΔUB，雙向二極管的轉折電壓偏差值ΔUB越小越好。

③ 使用兆歐表和萬用表檢測雙向二極管　使用兆歐表的目的是由兆歐表提供一個擊穿電壓。將兆歐表和雙向二極管并聯，再將萬用表置于直流電壓擋也與雙向二極管并聯，慢慢加速搖動兆歐表，觀察直流電壓表指針的變化。當直流電壓表的指示突然下降時，在下降前的直流電壓值，即為雙向二極管的轉折電壓值。然后調換雙向二極管的電極，測出雙向二極管的反向轉折電壓值，即可求出雙向二極管的轉折電壓偏差值ΔUB。