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1、二极管的特性与应用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。二极管的工作原理晶体二极管为一个由P型半导体和n型半导体形成的p-n结，在其界面处两侧形成空间电荷层，并建有自建电场。当不存在外加电压时，由于p-n 结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。当外界有正向电压偏置时，外界电场和自建电场的互相抑消作用使载流子的扩散电流增加引起了正向电流。当外界有反向电压偏置时，外界电场和自建电场进一步加强，形成在一定反向电压范围内与反向偏置电压值无关的反向饱和电流10。当外加的反向电压
2、高到一定程度时，p-n结空间电荷层中的电场强度达到临界值产生载流子的倍增过程，产生大量电子空穴对，产生了数值很大的 反向击穿电流，称为二极管的击穿现象。二极管的类型二极管种类有很多，按照所用的半导体材料，可分为锗二极管（Ge管）和硅二极管（Si管）。根据其不同用途，可分为检波二极管、整流二极管、 稳压二极管、开关二极管等。按照管芯结构，又可分为点接触型二极管、面接触型二极管及平面型二极管。点接触型二极管是用一根很细的金属丝压 在光洁的半导体晶片表面，通以脉冲电流，使触丝一端与晶片牢固地烧结在一起，形成一个“PN结”。由于是点接触，只允许通过较小的电流（不超 过几十毫安），适用于高频小电流电路，
3、如收音机的检波等。面接触型二极管的“PN结”面积较大，允许通过较大的电流（几安到几十安），主要用于把交流电变换成直流电的“整流”电路中。平面型二极管是一种特制的硅二极管，它不仅能通过较大的电流，而且性能稳定可靠，多用于开关、脉冲及高频电路中。二极管的导电特性二极管最重要的特性就是单方向导电性。在电路中，电流只能从二极管的正极流入，负极流出。下面通过简单的实验说明二极管的正向特性和反 向特性。1. 正向特性在电子电路中，将二极管的正极接在高电位端，负极接在低电位端，二极管就会导通，这种连接方式，称为正向偏置。必须说明，当加在二极管 两端的正向电压很小时，二极管仍然不能导通，流过二极管的正向电流十
4、分微弱。只有当正向电压达到某一数值（这一数值称为“门槛电压”，锗管 约为0.2V，硅管约为0.6V）以后，二极管才能直正导通。导通后二极管两端的电压基本上保持不变（锗管约为0.3V，硅管约为0.7V），称为二极管的 “正向压降”。2、反向特性在电子电路中，二极管的正极接在低电位端，负极接在高电位端，此时二极管中几乎没有电流流过，此时二极管处于截止状态，这种连接方式， 称为反向偏置。二极管处于反向偏置时，仍然会有微弱的反向电流流过二极管，称为漏电流。当二极管两端的反向电压增大到某一数值，反向电流会 急剧增大，二极管将失去单方向导电特性，这种状态称为二极管的击穿。二极管的主要参数用来表示二极管的性
5、能好坏和适用范围的技术指标，称为二极管的参数。不同类型的二极管有不同的特性参数。对初学者而言，必须了解以下几 个主要参数：1、额定正向工作电流是指二极管长期连续工作时允许通过的最大正向电流值。因为电流通过管子时会使管芯发热，温度上升，温度超过容许限度（硅管为140左右， 锗管为90左右）时，就会使管芯过热而损坏。所以，二极管使用中不要超过二极管额定正向工作电流值。例如，常用的IN4001-4007型锗二极管的 额定正向工作电流为1A。2、最高反向工作电压加在二极管两端的反向电压高到一定值时，会将管子击穿，失去单向导电能力。为了保证使用安全，规定了最高反向工作电压值。例如，IN4001 二极管反
6、向耐压为50V，IN4007反向耐压为1000V。3、反向电流反向电流是指二极管在规定的温度和最高反向电压作用下，流过二极管的反向电流。反向电流越小，管子的单方向导电性能越好。值得注意的是 反向电流与温度有着密切的关系，大约温度每升高10,反向电流增大一倍。例如2AP1型锗二极管，在25时反向电流若为250uA，温度升高到35，反 向电流将上升到500uA，依此类推，在75时，它的反向电流已达8mA，不仅失去了单方向导电特性，还会使管子过热而损坏。又如，2CP10型硅二极 管，25时反向电流仅为5uA，温度升高到75时，反向电流也不过160uA。故硅二极管比锗二极管在高温下具有较好的稳定性。测
7、试二极管的好坏初学者在业余条件下可以使用万用表测试二极管性能的好坏。测试前先把万用表的转换开关拨到欧姆档的RX1K档位（注意不要使用RX1档，以免 电流过大烧坏二极管），再将红、黑两根表笔短路，进行欧姆调零。1、正向特性测试把万用表的黑表笔（表内正极）搭触二极管的正极，红表笔（表内负极）搭触二极管的负极。若表针不摆到0值而是停在标度盘的中间，这时 的阻值就是二极管的正向电阻，一般正向电阻越小越好。若正向电阻为0值，说明管芯短路损坏，若正向电阻接近无穷大值，说明管芯断路。短路和 断路的管子都不能使用。2、反向特性测试把万且表的红表笔搭触二极管的正极，黑表笔搭触二极管的负极，若表针指在无穷大值或接
8、近无穷大值，管子就是合格的。二极管的应用1、整流二极管利用二极管单向导电性，可以把方向交替变化的交流电变换成单一方向的脉动直流电。2、开关元件二极管在正向电压作用下电阻很小，处于导通状态，相当于一只接通的开关；在反向电压作用下，电阻很大，处于截止状态，如同一只断开的开 关。利用二极管的开关特性，可以组成各种逻辑电路。3、限幅元件二极管正向导通后，它的正向压降基本保持不变（硅管为0.7V,锗管为0.3V）。利用这一特性，在电路中作为限幅元件，可以把信号幅度限制在 一定范围内。4、继流二极管在开关电源的电感中和继电器等感性负载中起继流作用。5、检波二极管在收音机中起检波作用。6、变容二极管使用于电
9、视机的高频头中。晶体二极管一常用晶体二极管出处：网络1、整流二极管将交流电源整流成为直流电流的二极管叫作整流二极管，它是面结合型的功率器件，因结电容大，故工作频率低。通常，IF在1安以上的二极管采用金属壳封装，以利 于散热；IF在1安以下的采用全塑料封装（见图1）由于近代工艺技术不断提高，国外出现了不少较大功率的管子，也采用塑封形式。全密封金属结构塑料封装图12、检波二极管检波二极管是用于把迭加在高频载波上的低频信号检出来的器件，它具有较高的检波效率和良好的频率特性。3、开关二极管在脉冲数字电路中，用于接通和关断电路的二极管叫开关二极管，它的特点是反向恢复时间短，能满足高频和超高频应用的需要。
10、开关二极管有接触型，平面型和扩散台面型几种，一般IF500毫安的硅开关二极管，多采用全密封环氧树脂，陶瓷片状封装，如图三所示，引脚较长的一端为正极。图2硅开关二极管全密封环环氧树脂陶瓷片状封装4、稳压二极管稳压二极管是由硅材料制成的面结合型晶体二极管，它是利用PN结反向击穿时的电压基本上不随电流的变化而变化的特点，来达到稳压的目的，因为它能在电路中起 稳压作用，故称为、稳压二极管（简称稳压管）其图形符号见图3图3稳压二极管的图形符号稳压管的伏安特性曲线如图4所示，当反向电压达到Vz时，即使电压有一微小的增加，反向电流亦会猛增（反向击穿曲线很徒直）这时，二极管处于击穿状态，如果 把击穿电流限制在
11、一定的范围内，管子就可以长时间在反向击穿状态下稳定工作。图4硅稳压管伏安特性曲线5、变容二极管变容二极管是利用PN结的电容随外加偏压而变化这一特性制成的非线性电容元件，被广泛地用于参量放大器，电子调谐及倍频器等微波电路中，变容二极管主要是通 过结构设计及工艺等一系列途径来突出电容与电压的非线性关系，并提高Q值以适合应用。变容二极管的结构与普通二极管相似，其符号如图5所示，几种常用变容二极管 的型号参数见表一图5变容二极管图形符号型号产地反向电压（V）电容量（pF）电容比使用波段最小值最大值最小值最大值2CB11中国3252.512UHF2CB14中国3303186VHFBB125欧洲22821
12、26UHFBB139欧洲1285459VHFMA325日本325210.35UHFISV50日本3254.9285.7VHFISV97日本3252.4187.5VHFISV59.OSV70/IS2208日本3252115.5UHF图6（a）是利用变容管的变容特性来调谐本机振荡的频率（电视接收机调谐器中作本机振荡）。图6（b）是一个调谐信号源，用变容管和单结晶体管与恒流二极管组成的 锯齿振荡器，利用输出信号进行调频，由于变容管大多数在反偏压下工作，所以应加恒流保护，以防止击穿。图7(a)是利用变容管的变容特性来调谐本机振荡的频率(电视接收机调谐器中作本机振荡)，图7(b)是一个调谐信号源，用变容
13、管和单结晶体管与恒流二极管组成的锯齿波振荡器，利用输出信号进行调频，由于变容管大多数在反偏压下工作，所以应加恒流保护，以防止击穿。图7变容管应用实例6、阶跃恢复二极管阶跃恢复二极管是一种特殊的变容管，也称作电荷储存二极管，简称阶跃管，它具有高度非线性的电抗，应用于倍频器时代独有的特点，利用其反向恢复电流的快速突 变中所包含的丰富谐波，可获得高效率的高次倍频，它是微波领域中优良的倍频元件。阶跃管的特性是建立在PN结杂质的特殊分布上，和变容管相似，阶跃管的符号如图 8所示，它的直流伏安特性与一般PN结构相同。图8阶跃恢复二极管的图形符号阶段管的特点是：当处于导通状态的二极管突然加上反向电压时，瞬间反向电流立即达到最值IR,并维持一定的时间ts,接差又立即恢复到零，电流和时间的关系见图 9所示图9阶跃管电流与时间的关系阶跃管主要用于倍频电路和超高速脉冲整形和发生电路，图10(a)是一个曲型的高次频器，利用阶跃管，很容易做到高达20次倍频而仍保持高效率。图10(b)是利用 阶跃管的脉冲整形电路，图10(c)是整形前后的波形比较。
