戏说二极管

二、根据用途分类


  
  1、
  就原理而言,从输入信号中取出调制信号是检波,以整流电流的大小(100mA)作为界线通常把输出电流小于100mA的叫检波。锗材料点接触型、工作频率可达400MHz,正向压降小,结电容小,检波效率高,频率特性好,为2AP型。类似点触型那样检波用的二极管,除用于检波外,还能够用于限幅、削波、调制、混频、开关等电路。也有为调频检波专用的特性一致性好的两只二极管组合件。
  2、整流用二极管
  就原理而言,从输入交流中得到输出的直流是整流。以整流电流的大小(100mA)作为界线通常把输出电流大于100mA的叫整流。面结型,工作频率小于KHz,{zg}反向电压从25伏至3000伏分A~X共22档。分类如下:①硅半导体整流二极管2CZ型、②硅QL型、③用于电视机高压硅堆工作频率近100KHz的2CLG型。
  3、
  大多数二极管能作为限幅使用。也有象保护仪表用和高频齐纳管那样的专用限幅二极管。为了使这些二极管具有特别强的限制尖锐的作用,通常使用硅材料制造的二极管。也有这样的组件出售:依据限制电压需要,把若干个必要的整流二极管串联起来形成一个整体。
  4、
  通常指的是环形调制专用的二极管。就是正向特性一致性好的四个二极管的组合件。即使其它变容二极管也有调制用途,但它们通常是直接作为调频用。
  5、
  使用二极管混频方式时,在500~10,000Hz的频率范围内,多采用肖特基型和点接触型二极管。
  6、
  用二极管放大,大致有依靠和体效应二极管那样的负阻性器件的放大,以及用变容二极管的参量放大。因此,放大用二极管通常是指隧道二极管、体效应二极管和变容二极管。
  7、开关用二极管
  有在小电流下(10mA程度)使用的逻辑运算和在数百毫安下使用的磁芯激励用开关二极管。小电流的开关二极管通常有点接触型和键型等二极管,也有在高温下还可能工作的硅扩散型、台面型和平面型二极管。开关二极管的特长是开关速度快。而肖特基型二极管的开关时间特短,因而是理想的开关二极管。2AK型点接触为中速开关电路用;2CK型平面接触为高速开关电路用;用于开关、限幅、钳位或检波等电路;肖特基(SBD)硅大电流开关,正向压降小,速度快、效率高。
  8、变容二极管
  用于自动频率控制(AFC)和调谐用的小功率二极管称变容二极管。日本厂商方面也有其它许多叫法。通过施加反向电压, 使其PN结的静电容量发生变化。因此,被使用于自动频率控制、扫描振荡、调频和调谐等用途。通常,虽然是采用硅的扩散型二极管,但是也可采用合金扩散型、外延结合型、双重扩散型等特殊制作的二极管,因为这些二极管对于电压而言,其静电容量的变化率特别大。结电容随反向电压VR变化,取代可变电容,用作调谐回路、振荡电路、锁相环路,常用于电视机高频头的频道转换和调谐电路,多以硅材料制作。
  9、
  对二极管的频率倍增作用而言,有依靠变容二极管的频率倍增和依靠阶跃(即急变)二极管的频率倍增。频率倍增用的变容二极管称为可变电抗器,可变电抗器虽然和自动频率控制用的变容二极管的工作原理相同,但电抗器的构造却能承受大功率。阶跃二极管又被称为,从导通切换到关闭时的反向恢复时间trr短,因此,其特长是急速地变成关闭的转移时间显著地短。如果对阶跃二极管施加正弦波,那么,因tt(转移时间)短,所以输出波形急骤地被夹断,故能产生很多高频
  10、稳压二极管
  是代替稳压电子二极管的产品。被制作成为硅的扩散型或合金型。是反向击穿特性曲线急骤变化的二极管。作为控制电压和标准电压使用而制作的。二极管工作时的端电压(又称齐纳电压)从3V左右到150V,按每隔10%,能划分成许多等级。在功率方面,也有从200mW至100W以上的产品。工作在反向击穿状态,硅材料制作,动态电阻RZ很小,一般为2CW型;将两个互补二极管反向串接以减少温度系数则为2DW型。
  11、PIN型二极管(PIN Diode)
  这是在P区和N区之间夹一层本征半导体(或低浓度杂质的半导体)构造的晶体二极管。PIN中的I是"本征"意义的英文略语。当其工作频率超过100MHz时,由于少数载流子的存贮效应和"本征"层中的渡越时间效应,其二极管失去整流作用而变成元件,并且,其阻抗值随偏置电压而改变。在零偏置或直流反向偏置时,"本征"区的阻抗很高;在直流正向偏置时,由于载流子注入"本征"区,而使"本征"区呈现出低阻抗状态。因此,可以把PIN二极管作为可变阻抗元件使用。它常被应用于高频开关(即微波开关)、移相、调制、限幅等电路中。
  12、 (Avalanche Diode)
  它是在外加电压作用下可以产生高频振荡的晶体管。产生高频振荡的工作原理是栾的:利用雪崩击穿对晶体注入载流子,因载流子渡越晶片需要一定的时间,所以其电流滞后于电压,出现延迟时间,若适当地控制渡越时间,那么,在电流和电压关系上就会出现,从而产生高频振荡。它常被应用于微波领域的振荡电路中。
  13、江崎二极管 (Tunnel Diode)
  它是以隧道效应电流为主要电流分量的晶体二极管。其基底材料是砷化镓和锗。其P型区的N型区是高掺杂的(即高浓度杂质的)。隧道电流由这些简并态半导体的量子力学效应所产生。发生隧道效应具备如下三个条件:①费米能级位于导带和满带内;②空间电荷层宽度必须很窄(0.01微米以下);简并半导体P型区和N型区中的空穴和电子在同一能级上有交叠的可能性。江崎二极管为双端子有源器件。其主要参数有峰谷电流比(IP/PV),其中,下标"P"代表"峰";而下标"V"代表"谷"。江崎二极管可以被应用于低噪声高频及高频振荡器中(其工作频率可达毫米波段),也可以被应用于高速开关电路中。
  14、快速关断(阶跃恢复)二极管 (Step Recovary Diode)
  它也是一种具有PN结的二极管。其结构上的特点是:在PN结边界处具有陡峭的杂质分布区,从而形成"自助电场"。由于PN结在正向偏压下,以少数载流子导电,并在PN结附近具有电荷存贮效应,使其反向电流需要经历一个"存贮时间"后才能降至最小值(反向饱和电流值)。阶跃恢复二极管的"自助电场"缩短了存贮时间,使反向电流快速截止,并产生丰富的谐波分量。利用这些谐波分量可设计出梳状频谱发生电路。快速关断(阶跃恢复)二极管用于脉冲和高次谐波电路中。
  15、肖特基二极管 (Schottky Barrier Diode)
  它是具有肖特基特性的"金属半导体结"的二极管。其正向起始电压较低。其金属层除材料外,还可以采用金、钼、镍、钛等材料。其半导体材料采用硅或砷化镓,多为N型半导体。这种器件是由多数载流子导电的,所以,其反向饱和电流较以少数载流子导电的PN结大得多。由于肖特基二极管中少数载流子的存贮效应甚微,所以其频率响仅为RC时间常数限制,因而,它是高频和快速开关的理想器件。其工作频率可达100GHz。并且,MIS(金属-绝缘体-半导体)肖特基二极管可以用来制作太阳能电池或发光二极管。
  16、
  具有较高的反向工作电压和峰值电流,正向压降小,高频高压整流二极管,用在电视机行扫描电路作阻尼和升压整流用。
  17、瞬变电压抑制二极管
  TVP管,对电路进行快速过压保护,分双极型和单极型两种,按峰值功率(500W-5000W)和电压(8.2V~200V)分类。
  18、双基极二极管(单结晶体管)
  两个基极,一个发射极的三端负阻器件,用于张驰振荡电路,定时电压读出电路中,它具有频率易调、温度稳定性好等优点。
  19、发光二极管
  用磷化镓、磷砷化镓材料制成,体积小,正向驱动发光。工作电压低,工作电流小,发光均匀、寿命长、可发红、黄、绿单色光。
  20.、硅功率开关二极管
  硅功率开关二极管具有高速导通与截止的能力。它主要用于大功率开关或稳压电路、直流变换器、高速电机调速及在中作高频整流及续流箝拉,具有恢复特性软、过载能力强的优点、广泛用于计算机、雷达电源、步进电机调速等方面。
  21、旋转二极管
  主要用于无刷电机励磁、也可作普通整流用。
  

三、根据特性分类


  
  点接触型二极管,按正向和反向特性分类如下。
  1、一般用点接触型二极管
  这种二极管正如标题所说的那样,通常被使用于检波和整流电路中,是正向和反向特性既不特别好,也不特别坏的中间产品。如:SD34、SD46、1N34A等等属于这一类。
  2、高反向耐压点接触型二极管
  是{zd0}峰值反向电压和{zd0}直流反向电压很高的产品。使用于高压电路的检波和整流。这种型号的二极管一般正向特性不太好或一般。在点接触型锗二极管中,有SD38、1N38A、OA81等等。这种锗材料二极管,其耐压受到限制。要求更高时有硅合金和扩散型。
  3、高反向电阻点接触型二极管
  正向电压特性和一般用二极管相同。虽然其反方向耐压也是特别地高,但反向电流小,因此其特长是反向电阻高。使用于高输入电阻的电路和高阻负荷电阻的电路中,就锗材料高反向电阻型二极管而言,SD54、1N54A等等属于这类二极管。
  4、高传导点接触型二极管
  它与高反向电阻型相反。其反向特性尽管很差,但使正向电阻变得足够小。对高传导点接触型二极管而言,有SD56、1N56A等等。对高传导键型二极管而言,能够得到更优良的特性。这类二极管,在负荷电阻特别低的情况下,整流效率较高。   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分微弱。只有当正向电压达到某一数值(这一数值称为“门坎电压”,又称“死区电压”,锗管约为0.1V,硅管约为0.5V)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。   用来表示二极管的性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、
  是指二极管长期连续工作时允许通过的{zd0}正向电流值,其值与PN结面积及外部散热条件等有关。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141左右,锗管为90左右)时,就会使管芯过热而损坏。所以在规定散热条件下,二极管使用中不要超过二极管{zd0}整流电流值。例如,常用的IN4001-4007型锗二极管的额定正向工作电流为1A。
  2、{zg}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{zg}反向工作电压值。例如,IN4001二极管反向耐压为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{zg}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。
  4.动态电阻Rd
  二极管特性曲线静态工作点Q附近电压的变化与相应电流的变化量之比。   CT---
  Cj---结(极间)电容, 表示在二极管两端加规定偏压下,锗检波二极管的总电容
  Cjv---偏压结电容
  Co---零偏压电容
  Cjo---零偏压结电容
  Cjo/Cjn---结电容变化
  Cs---管壳电容或封装电容
  Ct---总电容
  CTV---电压温度系数。在测试电流下,稳定电压的相对变化与环境温度的{jd1}变化之比
  CTC---电容温度系数
  Cvn---标称电容
  IF---正向直流电流(正向测试电流)。锗检波二极管在规定的正向电压VF下,通过极间的电流;硅、硅堆在规定的使用条件下,在正弦半波中允许连续通过的{zd0}工作电流(平均值),硅开关二极管在额定功率下允许通过的{zd0}正向直流电流;测稳压二极管正向电参数时给定的电流
  IF(AV)---正向平均电流
  IFM(IM)---正向峰值电流(正向{zd0}电流)。在额定功率下,允许通过二极管的{zd0}正向脉冲电流。发光二极管极限电流。
  IH---恒定电流、维持电流。
  Ii--- 发光二极管起辉电流
  IFRM---正向重复峰值电流
  IFSM---正向不重复峰值电流(浪涌电流)
  Io---整流电流。在特定线路中规定频率和规定电压条件下所通过的工作电流
  IF(ov)---正向过载电流
  IL---光电流或稳流二极管极限电流
  ID---暗电流
  IB2---单结晶体管中的基极调制电流
  IEM---发射极峰值电流
  IEB10---双基极单结晶体管中发射极与{dy}基极间反向电流
  IEB20---双基极单结晶体管中发射极向电流
  ICM---{zd0}输出平均电流
  IFMP---正向脉冲电流
  IP---峰点电流
  IV---谷点电流
  IGT---控制极触发电流
  IGD---晶闸管控制极不触发电流
  IGFM---控制极正向峰值电流
  IR(AV)---反向平均电流
  IR(In)---反向直流电流(反向漏电流)。在测反向特性时,给定的反向电流;硅堆在正弦半波电阻性负载电路中,加反向电压规定值时,所通过的电流;硅开关二极管两端加反向工作电压VR时所通过的电流;稳压二极管在反向电压下,产生的漏电流;整流管在正弦半波{zg}反向工作电压下的漏电流。
  IRM---反向峰值电流
  IRR---晶闸管反向重复平均电流
  IDR---晶闸管断态平均重复电流
  IRRM---反向重复峰值电流
  IRSM---反向不重复峰值电流(反向浪涌电流)
  Irp---反向恢复电流
  Iz---稳定电压电流(反向测试电流)。测试反向电参数时,给定的反向电流
  Izk---膝点电流
  IOM---{zd0}正向(整流)电流。在规定条件下,能承受的正向{zd0}瞬时电流;在电阻性负荷的正弦中允许连续通过锗检波二极管的{zd0}工作电流
  IZSM---稳压二极管浪涌电流
  IZM---{zd0}稳压电流。在{zd0}耗散功率下稳压二极管允许通过的电流
  iF---正向总瞬时电流
  iR---反向总瞬时电流
  ir---反向恢复电流
  Iop---工作电流
  Is---稳流二极管稳定电流
  f---频率
  n---电容变化指数;电容比
  Q---优值(品质因素)
  δvz---稳压管电压漂移
  di/dt---通态电流临界上升率
  dv/dt---通态电压临界上升率
  PB---承受脉冲烧毁功率
  PFT(AV)---正向导通平均耗散功率
  PFTM---正向峰值耗散功率
  PFT---正向导通总瞬时耗散功率
  Pd---耗散功率
  PG---门极平均功率
  PGM---门极峰值功率
  PC---控制极平均功率或集电极耗散功率
  Pi---输入功率
  PK---{zd0}开关功率
  PM---额定功率。硅二极管结温不高于150度所能承受的{zd0}功率
  PMP---{zd0}漏过脉冲功率
  PMS---{zd0}承受脉冲功率
  Po---输出功率
  PR---反向浪涌功率
  Ptot---总耗散功率
  Pomax---{zd0}输出功率
  Psc---连续输出功率
  PSM---不重复浪涌功率
  PZM---{zd0}耗散功率。在给定使用条件下,稳压二极管允许承受的{zd0}功率
  RF(r)---正向微分电阻。在正向导通时,电流随电压指数的增加,呈现明显的非线性特性。在某一正向电压下,电压增加微小量△V,正向电流相应增加△I,则△V/△I称微分电阻
  RBB---双基极晶体管的基极间电阻
  RE---射频电阻
  RL---负载电阻
  Rs(rs)----串联电阻
  Rth----热阻
  R(th)ja----结到环境的热阻
  Rz(ru)---动态电阻
  R(th)jc---结到壳的热阻
  r δ---衰减电阻
  r(th)---瞬态电阻
  Ta---环境温度
  Tc---壳温
  td---延迟时间
  tf---下降时间
  tfr---正向恢复时间
  tg---电路换向关断时间
  tgt---门极控制极开通时间
  Tj---结温
  Tjm---{zg}结温
  ton---开通时间
  toff---关断时间
  tr---上升时间
  trr---反向恢复时间
  ts---存储时间
  tstg---温度补偿二极管的贮成温度
  a---温度系数
  λp---发光峰值波长
  △ λ---光谱半宽度
  η---单结晶体管分压比或效率
  VB---反向峰值击穿电压
  Vc---整流输入电压
  VB2B1---基极间电压
  VBE10---发射极与{dy}基极反向电压
  VEB---饱和压降
  VFM---{zd0}正向压降(正向峰值电压)
  VF---正向压降(正向直流电压)
  △VF---正向压降差
  VDRM---断态重复峰值电压
  VGT---门极触发电压
  VGD---门极不触发电压
  VGFM---门极正向峰值电压
  VGRM---门极反向峰值电压
  VF(AV)---正向平均电压
  Vo---交流输入电压
  VOM---{zd0}输出平均电压
  Vop---工作电压
  Vn---中心电压
  Vp---峰点电压
  VR---反向工作电压(反向直流电压)
  VRM---反向峰值电压({zg}测试电压)
  V(BR)---击穿电压
  Vth---阀电压(门限电压、
  VRRM---反向重复峰值电压(反向浪涌电压)
  VRWM---
  V v---谷点电压
  Vz---稳定电压
  △Vz---稳压范围电压增量
  Vs---通向电压(信号电压)或稳流管稳定电流电压
  av---电压温度系数
  Vk---膝点电压(稳流二极管)
  VL ---极限电压极管的识别  小功率二极管的N极(负极),在二极管外表大多采用一种色圈标出来,有些二极管也用二极管专用符号来表示P极(正极)或N极(负极),也有采用符号标志为“P”、“N”来确定二极管极性的。发光二极管的正负极可从引脚长短来识别,长脚为正,短脚为负。用数字式万用表去测二极管时,红表笔接二极管的正极,黑表笔接二极管的负极,此时测得的阻值才是二极管的正向导通阻值,这与指针式万用表的表笔接法刚好相反。
  半导体是一种具有特殊性质的物质,它不像导体一样能够xx导电,又不像绝缘体那样不能导电,它介于两者之间,所以称为半导体。半导体最重要的两种元素是硅(读“gui”)和锗(读“zhe”)。我们常听说的美国硅谷,就是因为起先那里有好多家半导体厂商。
  . 二极管应该算是半导体器件家族中的元老了。很久以前,人们热衷于装配一种矿石收音机来收听无线电广播,这种矿石后来就被做成了晶体二极管。


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