1.2 二極管

1.2.1 二極管的結(jié)構(gòu)、符號及外形

在PN結(jié)上加上引線和封裝，就構(gòu)成一個二極管。由P型半導(dǎo)體引出的是正極（又稱為陽極），由N型半導(dǎo)體引出的是負(fù)極（又稱為陰極）。二極管按結(jié)構(gòu)分有點接觸型、面接觸型和平面型3大類，二極管的結(jié)構(gòu)示意圖和電路符號如圖1-7所示。點接觸型PN結(jié)面積小，結(jié)電容小，用于檢波和變頻等高頻電路；面接觸型PN結(jié)面積大，用于工頻大電流整流電路；平面型PN結(jié)面積可大可小，用于高頻整流和開關(guān)電路中。常見二極管的外形如圖1-8所示。

二極管的類型如下所述。

1）按材料分：有硅二極管、鍺二極管和砷化鎵二極管等。硅二極管的熱穩(wěn)定性比鍺二極管好得多。

2）按用途分：有整流、穩(wěn)壓、開關(guān)、發(fā)光、光電、變?nèi)菀约白枘岬榷O管。

3）按封裝形式分：有塑封、金屬封等二極管。

4）按功率分：有大功率、中功率及小功率等二極管。

1.2.2 二極管的伏安特性

二極管兩端的電壓U及其流過二極管的電流I之間的關(guān)系，稱為二極管的伏安特性。若以電壓為橫坐標(biāo)，電流為縱坐標(biāo)，用作圖法把電壓、電流的對應(yīng)值用平滑的曲線連接起來，就構(gòu)成二極管的伏安特性曲線，如圖1-9所示。

1. 正向特性

二極管兩端加上正向電壓時，產(chǎn)生正向電流。當(dāng)外加的正向電壓較小時，不足以克服PN結(jié)內(nèi)電場對多數(shù)載流子運動的阻擋作用，其正向電流很小，幾乎為零，稱為死區(qū)。而當(dāng)正向電壓超過一定值時，正向電流增長很快，這個正向電壓的定值通常被稱為“死區(qū)電壓”或“門檻電壓”。硅管的死區(qū)電壓約為0.5V，鍺管的死區(qū)電壓約為0.1V。當(dāng)正向電壓超過死區(qū)電壓值時，正向電流隨外加電壓的增加而明顯增大，二極管正向電阻變得很小。當(dāng)二極管完全導(dǎo)通后，正向壓降基本維持不變，稱為二極管正向?qū)▔航怠９韫艿膶?dǎo)通電壓約為0.6～0.7V，鍺管的導(dǎo)通電壓約為0.2～0.3V。以后我們在討論計算時，一般取硅管的導(dǎo)通電壓為0.7V，鍺管的導(dǎo)通電壓為0.3V。

2. 反向特性

當(dāng)二極管承受反向電壓時，外電場與內(nèi)電場方向一致，只有少數(shù)載流子的漂移運動，形成的反向漏電流，反向電流很小，且在某一范圍內(nèi)基本保持不變，稱為反向飽和電流IR。反向飽和電流將隨溫度的升高而增大。此時二極管反向截止。一般硅管的IR為幾微安以下，鍺管IR較大，為幾十到幾百微安。

當(dāng)反向電壓增大到某一數(shù)值時，反向電流將隨反向電壓的增加而急劇增大，這種現(xiàn)象稱二極管反向擊穿。擊穿時對應(yīng)的電壓稱為反向擊穿電壓。普通二極管發(fā)生反向擊穿后，造成二極管的永久性損壞，失去單向?qū)щ娦浴？衫枚O管的反向擊穿特性，做成穩(wěn)壓二極管。

1.2.3 二極管的主要參數(shù)

二極管參數(shù)是反映二極管性能質(zhì)量的指標(biāo)，應(yīng)根據(jù)二極管的參數(shù)來合理選用二極管。

1.最大整流電流IFM

IFM是指二極管長期工作時允許通過的最大正向平均電流值。工作時，管子通過的電流不應(yīng)超過這個數(shù)值，否則將導(dǎo)致管子過熱而損壞。

2.最高反向工作電壓URM

URM是指二極管不擊穿所允許加的最高反向電壓。超過此值二極管就有被反向擊穿的危險。URM通常為反向擊穿電壓的1/2～2/3，以確保二極管安全工作。

3.反向飽和電流IR

IR是指二極管在規(guī)定的反向電壓和室溫下所測得的反向電流值。其值越小，說明二極管的單向?qū)щ娦栽胶谩囟仍礁撸聪螂娏髟酱蟆?/p>

4.最高工作頻率fM

fM指二極管正常工作時的上限頻率值，超過此值，二極管的單向?qū)匦宰儾睢?/p>

1.2.4 二極管的測試

1. 觀察外殼上的符號標(biāo)記

通常在二極管的外殼上標(biāo)有二極管的符號，帶有三角形箭頭的一端為正極，另一端是負(fù)極，二極管的極性判別如圖1-10a所示。

2. 觀察外殼上的色環(huán)

有的二極管上標(biāo)有色環(huán)，帶色環(huán)（白色或灰色）的一端則為負(fù)極，如圖1-11b所示。

3. 用萬用表進行測量判定

選擇電阻R×100Ω或R×1kΩ檔，進行歐姆調(diào)零，然后將紅、黑表筆分別接二極管的兩個電極，若測得的電阻值很小（幾千歐以下），則黑表筆所接電極為二極管正極，紅表筆所接電極為二極管的負(fù)極；若測得的阻值很大（幾百千歐以上），則黑表筆所接電極為二極管負(fù)極，紅表筆所接電極為二極管的正極，用機械式萬用表判別二極管的極性如圖1-11所示。

用數(shù)字式萬用表判別二極管的極性，如圖1-12所示。把萬用表調(diào)至二極管測試檔進行測試，所測顯示電壓為0.3～0.8V，則所測為正向偏置，紅表筆所接為正極、黑表筆所接為負(fù)極；所測顯示為“1”，為反向偏置。