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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 二极管是最常用的电子
2、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
3、电 阻由大到小的原理进行工作的。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
4、。在正 常使用的电流范围内，导通时二极管的端电压几 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
5、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3.0 3.2V，正常发光时的额定电
6、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的 时候要接相适应的电阻。二极管的符号普通二极管稳压二极管发光二极管光电二极管二极管的分类：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
7、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 。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。 132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
8、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
9、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
10、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。1. 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
11、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二极管在使用时必须先判别其性能的优劣 ，然后判别，然后判别“ “+”+”、“ “” ”极引脚，在接入电路时极引脚，在接入电路时 二极管引脚的极性是不能接反的。二极管引脚的极性是不能接反的。二极管的测量二极管的测量1 1、测量原理、测量原理所谓正向连接所谓正向连接 ，即电源的，即电源的“ “+”+”极通过限流极通过限流 电阻
12、与二极管的电阻与二极管的 “ “+”+”极连接，电源的极连接，电源的“ “” ”极极 与二极管的与二极管的“ “” ”连接；反向连接刚好和正向连接；反向连接刚好和正向 连接相反连接相反. .二极管是一种工作在正向导通二极管是一种工作在正向导通( (即正向电即正向电 阻小阻小) )反向截止反向截止( (反向电阻大反向电阻大 ) ) 的元器件的元器件 ，这，这 两个电阻数值相差越大，表明二极管的质量两个电阻数值相差越大，表明二极管的质量 越好。越好。测量二极管即应用此原理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二极管在使用时必须先判别其性能的优劣 ，然后判
13、别，然后判别“ “+”+”、“ “” ”极引脚，在接入电路时极引脚，在接入电路时 二极管引脚的极性是不能接反的。二极管引脚的极性是不能接反的。二极管的测量二极管的测量2 2、测量方法、测量方法(2) (2) 把红表笔把红表笔 和和 黑表笔分别与二极管的两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，再次观表笔对调再与二极管两引脚连接，再次观 察并记录下阻值察并记录下阻值. .(1) (1)把万用表打至电阻档把万用表打至电阻档( (档档) ) 并调到并调到1 k 1 k 的量程上；的量程上；数字式万用表数字式万用表
14、1 k1 k红表笔红表笔黑表笔黑表笔1 1 1100.001100.001100.00表笔的连接二极管在使用时必须先判别其性能的优劣二极管在使用时必须先判别其性能的优劣 ，然后判别，然后判别“ “+”+”、“ “” ”极引脚，在接入电路时极引脚，在接入电路时 二极管引脚的极性是不能接反的。二极管引脚的极性是不能接反的。二极管的测量二极管的测量2 2、测量方法、测量方法(1) (1)把万用表打至电阻档把万用表打至电阻档( (档档) ) 并调到并调到1 k 1 k 的量程上；的量程上；数字式万用表数字式万用表1 k1 k1 1 1100.000050.000050.00(2) (2) 把红表笔把红
15、表笔 和和 黑表笔分别与二极管的两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，再次观表笔对调再与二极管两引脚连接，再次观 察并记录下阻值察并记录下阻值. .表笔的连接二极管在使用时必须先判别其性能的优劣二极管在使用时必须先判别其性能的优劣 ，然后判别，然后判别“ “+”+”、“ “” ”极引脚，在接入电路时极引脚，在接入电路时 二极管引脚的极性是不能接反的。二极管引脚的极性是不能接反的。二极管的测量二极管的测量2 2、测量方法、测量方法数字式万用表数字式万用表1 k1 k0000.000000.001100.0
16、00050.000050.00(3) (3) 质量判别质量判别: : 测得阻值大的越大，阻值小测得阻值大的越大，阻值小 的越小，表示管子质量好的越小，表示管子质量好 ; ;若两值相差不大若两值相差不大( ( 都很小或都很大都很小或都很大) ,) ,则表示管子有问题，不能则表示管子有问题，不能 使用使用; ;(4) (4) 极性判别极性判别 ：测得阻值小时，黑笔所接：测得阻值小时，黑笔所接 二极管的那端引脚是二极管的二极管的那端引脚是二极管的“ “ + ”+ ”极，红笔极，红笔 所接二极管的那端引脚是二极管的所接二极管的那端引脚是二极管的“ “” ”极极. .+ +注意注意 : :万用表的黑笔其实是接表内电池的万用表的黑笔其实是接表内电池的 “ “+”+”极，而红
