二極管大全

我愛你文摘 2018-05-26

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二極管大全

二極管
是電子電路中使用十分普遍的一種電子元件，它結(jié)構(gòu)上很簡(jiǎn)單，就是一個(gè)
pn結(jié)
，具有單向?qū)щ娮饔茫蛔詮娜藗儼l(fā)明了晶體管以后，根據(jù)不同的使用場(chǎng)合，人們制造了各種各樣的二極管，以滿足不同的使用環(huán)境；這里把二極管的種類講一下；
在講解二極管的分類之前，必須先看一下它的結(jié)構(gòu)、原理。
二極管之所以具有單向?qū)щ娔芰ΓP(guān)鍵是其有一個(gè)
pn結(jié)，又叫空間電荷區(qū)、耗盡層、阻擋層
。這個(gè)空間電荷區(qū)的正負(fù)粒子是不能運(yùn)動(dòng)的。

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pn結(jié)結(jié)構(gòu)圖

這個(gè)空間電荷區(qū)是一個(gè)
內(nèi)電場(chǎng)
，具有一定的電壓（0-0.5v）電場(chǎng)方向由
n區(qū)指向p區(qū)
，又相當(dāng)于一個(gè)具有兩個(gè)極板的
電容（結(jié)電容）
，如果這個(gè)極板面積大那么它的電容量就大，反之就小，這個(gè)電容影響了二極管的
使用頻率、開關(guān)速度
，我們知道電容具有隔直通交作用，且頻率越大容抗越小，那么如果這個(gè)電容足夠大的話，交流電流就能反向通過了，二極管失去了單向?qū)щ娮饔?，這就是二極管有
最高工作頻率
的原因，不僅二極管具有頻率特性，三極管也有，就是與這個(gè)結(jié)電容有關(guān)；
由于其具有電容的性質(zhì)，那么它就具有
充電功能
，充電是有時(shí)間的，如果施加反向電壓，其不會(huì)立即截止，會(huì)有一個(gè)較大的
充電電流
，然后逐步減小到正常的
反向電流值
，如果這個(gè)時(shí)間比交流電的周期也大，那這個(gè)二極管就不能用在這個(gè)電路當(dāng)中了。二極管有一個(gè)重要的參數(shù)：
反向恢復(fù)時(shí)間
就是與這個(gè)電容有關(guān)；下面的分類中都有提到這個(gè)問題；

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二極管伏安特性圖

從其伏安特性可以看出它由4個(gè)區(qū)組成：
正向死區(qū)、正向?qū)▍^(qū)，反向截止區(qū)、反向擊穿區(qū)
；
這個(gè)內(nèi)電場(chǎng)具有一定的
電壓
，單向?qū)ǖ臅r(shí)候，需要
抵消
這個(gè)電壓，這個(gè)電壓有高低，相當(dāng)打開大門時(shí)的阻力大小，這是晶體二極管、三極管特有的，我們?cè)谇懊娴奈恼轮薪榻B過電子真空二極管就沒有這個(gè)現(xiàn)象；
導(dǎo)通之后
電流迅速增加，但電壓降很小，不超過1V
，此時(shí)相當(dāng)于短路，用其可以鉗位作用，在門電路中應(yīng)用廣泛，但其電流也不是無限制大，過大會(huì)損壞二極管，有一個(gè)最大整流電流。
反向截止
，也不是完全截止，存在一定的微小的反向電流，比起正向電流小的很，我們希望其越小越好，甚至為零，但晶體管的結(jié)構(gòu)特性決定了它不可能為零；
反向擊穿區(qū)
，當(dāng)反向電壓超過某一值時(shí)，反向電流迅猛增加，管子可能會(huì)損壞（穩(wěn)壓管除外），正常工作的管子是不允許出現(xiàn)這種情況的。
因?yàn)槎O管有以上特點(diǎn)，故其參數(shù)有以下重要的五個(gè)：
1. 最大整流電流
：二極管長(zhǎng)時(shí)間使用時(shí)允許流過的最大正向平均電流；
2. 最高反向工作電壓
：指二極管正常工作時(shí)兩端能承受的最高反向電壓，一般為反向擊穿電壓的一半；
3. 最大反向電流
：在二極管兩端加最高反向工作電壓時(shí)流過的反向電流；
4. 最高工作頻率
：正常工作時(shí)的最高頻率；
5. 反向恢復(fù)時(shí)間
：在規(guī)定條件下，從二極管外加反向電壓開始到反向電流下降到最大反向電流的10%所需的時(shí)間。
以上幾個(gè)參數(shù)對(duì)于下面的分類很重要，有些種類的管子偏重于以上的某一個(gè)參數(shù)。
按照二極管的用途分類：
1. 整流二極管
整流是二極管最基本的用途，也是應(yīng)用最廣泛的電路之一，但凡有電路就有電源，有電源就有整流電路，整流就是將交流電變成直流電的過程，通過二極管不同的組合形式可以組成半波、全波、橋式整流。整流二極管通過的電流較大，屬于面接觸性的二極管，這個(gè)可以理解，面積越大，多數(shù)載流子通過越多；
現(xiàn)在廣泛使用的整流二極管有1N4000-1N4007系列二極管，最大整流電流1A，最高反向電壓在25v-1000V之間；另一種就是1N5400-1N5408系列二極管，最大整流電流,3A，最高反向電壓50v-1000V；這兩種二極管性能優(yōu)良、價(jià)格低廉，在電子電路中得到了十分廣泛的應(yīng)用；電流更大的還有10A10等。為了簡(jiǎn)化電路，將橋式整流電路組合成整流橋，或稱為橋堆，也得到了廣泛的應(yīng)用；如下圖所示二極管組成的5種整流電路。

二極管大全

幾種整流電路圖

2. 檢波二極管
：檢波和整流本質(zhì)上都是二極管
單向?qū)щ娦?/strong>
的應(yīng)用，它們之間的差別在于：第一，整流針對(duì)電源處理的，也就是將交流電變成直流電，供給電路使用；檢波是針對(duì)信號(hào)處理的，它將調(diào)幅波或調(diào)頻信號(hào)中的低頻信號(hào)取出來，進(jìn)行放大，推動(dòng)音響或其它執(zhí)行電路，它們的根本目的不同；第二，整流電路電流較大，檢波電流較小，一般以100mA為標(biāo)準(zhǔn)，大于100mA的就是整流電路，反之就是檢波電路；由于檢波是處理信號(hào)，而信號(hào)一般電壓較小、頻率較高，因此檢波二極管的特性上應(yīng)該是死區(qū)電壓較低、工作頻率較高的點(diǎn)接觸性二極管，如鍺二極管2AP9等，在老式收音機(jī)中得到了廣泛的使用，現(xiàn)在又有了性能更好的檢波二極管如1SS106等，可以極大的提高礦石收音機(jī)、直放式收音機(jī)、超外差式收音機(jī)的靈敏度；如下圖直放式收音機(jī)中兩個(gè)2AP9二極管組成了倍壓檢波電路。

檢波二極管的應(yīng)用電路

3. 穩(wěn)壓二極管
也叫
齊納二極管
。聰明的人類發(fā)現(xiàn)二極管具有反向擊穿后
電壓變化極小而電流變化極大
的特點(diǎn)，便制成了穩(wěn)壓二極管，它工作在
反向擊穿區(qū)
，能夠起到穩(wěn)壓作用、還可以作為其它元件的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較；現(xiàn)在使用比較廣泛的是1N4727-51系列穩(wěn)壓管，穩(wěn)定電壓從3V-30V，耗散功率1W；大一點(diǎn)的是1N5333-1N5388系列，穩(wěn)定電壓在3.3V-200v之間，耗散功率5W;注意它是工作中反向擊穿區(qū)的，且只有反向電壓達(dá)到或超過其穩(wěn)壓值后才起作用（當(dāng)然不能超過其耗散功率），在選擇穩(wěn)壓管的時(shí)候，不僅要考慮穩(wěn)定電壓還必須考慮其耗散功率，否則可能會(huì)擊穿穩(wěn)壓二極管，使其喪失作用。如下圖1穩(wěn)壓二極管起穩(wěn)壓作用，圖二，穩(wěn)壓二極管起基準(zhǔn)電壓作用；

1.穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓作用

2.穩(wěn)壓二極管的基準(zhǔn)作用

4. 變?nèi)荻O管
前面在二極管的特性中提到過，其pn結(jié)相當(dāng)于一個(gè)電容，當(dāng)加正向電壓時(shí)，其導(dǎo)通了，pn結(jié)寬度變窄，當(dāng)其加反向電壓時(shí)pn結(jié)寬度增加，相當(dāng)于電容量降低，并且反向時(shí)其是截止的，因此利用這個(gè)原理制作了變?nèi)荻O管，用它來取代手動(dòng)的可變電容器，用于調(diào)諧、振蕩等與頻率選擇有關(guān)的電路中，使得電路更加簡(jiǎn)單，并且容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、記憶功能；它具有二極管的一切特性，比如正向?qū)?，反向截止，不過其結(jié)構(gòu)上專門增加了結(jié)電容。如下圖TDA7000集成電路調(diào)頻收音機(jī)中的變?nèi)荻O管與電感組成了諧振電路，通過可變電阻改變其反向電壓達(dá)到調(diào)諧的目的。

5. 發(fā)光二極管（LED）
這是一種使用非常廣泛的二極管，其導(dǎo)通電壓比普通二極管高（1.8v-3v），反向電壓較低，且不同顏色的二極管導(dǎo)通電壓不同，由于其耗能低、亮度高、壽命長(zhǎng)，價(jià)格低、效率高，迅猛占領(lǐng)了照明市場(chǎng)，在電子電路中多用作指示燈，反映電路的運(yùn)行狀態(tài)，它也具有普通二極管的一些特點(diǎn)；這種發(fā)光二極管按顏色分有紅色、黃色、綠色、藍(lán)色、白色光，形狀各異，多個(gè)二極管組合在一起形成雙色、三色發(fā)光二極管，和邏輯控制電路一起構(gòu)成了絢麗多彩的美觀燈。還有一種發(fā)光二極管叫閃爍二極管，它是在普通發(fā)光二極管的基礎(chǔ)上增加了振蕩電路，按一定頻率閃爍；

6. 開關(guān)二極管
它是利用二極管的單向?qū)щ娦?，在半?dǎo)體pn結(jié)上加上正向偏壓后，在導(dǎo)通狀態(tài)下，電阻很?。◣资?幾百歐）；加上反向電壓后截止，其電阻很大（硅管在100兆歐以上），在電路中起到電流通過或關(guān)斷的作用，成為理想的電子開關(guān)，開關(guān)速度很快；常用的有典型的開關(guān)管為1N4148，在電路中經(jīng)常見到，其它如1N4150、1N4448、1N457、1N914等；隨著肖特基二極管、快恢復(fù)二極管的出現(xiàn)，多用它們作為開關(guān)管。如下圖門電路中的開關(guān)二極管。

7. 肖特基二極管（SBD）
又稱肖特基勢(shì)壘二極管，它是以發(fā)明人肖特基博士命名的。屬于大電流、低功耗、超高速的元件，它的特點(diǎn)是反向恢復(fù)時(shí)間很短，達(dá)到幾納秒，而工作電流卻可達(dá)到幾千安培，由于其導(dǎo)通、截止?fàn)顟B(tài)可以高速切換，故主要用在高頻電路中，由于面接觸性的肖特基二極管工作電流大，故變頻器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、逆變器和開關(guān)電源中的整流、續(xù)流、保護(hù)二極管常采用面接觸性的肖特基二極管，而點(diǎn)接觸性肖特基二極管，其工作電流稍小，常在高頻電路中用作檢波、小電流整流。肖特基二極管的缺點(diǎn)是反向耐壓低，一般在100V一下，因此不能用在高電壓電路中，肖特基二極管與普通二極管一樣具有單向?qū)щ娦浴Ｈ缦聢D開關(guān)電源電路板中輸出整流電路選用的是肖特基二極管，輸入電源整流電路選用的是整流橋，尖峰吸收二極管選用的快恢復(fù)二極管；

開關(guān)電源電路板

8. 快恢復(fù)二極管（FRD）、超快恢復(fù)二極管(SRD)
，是一種反向工作電壓高、工作電流較大的高速半導(dǎo)體二極管，其反向基礎(chǔ)電壓可達(dá)到幾千伏，反向恢復(fù)時(shí)間一般為幾百納秒?？旎謴?fù)二極管廣泛應(yīng)用在開關(guān)電源、不間斷電源、變頻器和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器中，主要用作高頻、高壓和大電流整流和續(xù)流。它與普通二極管一樣具有單向?qū)щ娦裕?/li>
快恢復(fù)二極管和肖特基二極管的主要區(qū)別
A. 前者的反向恢復(fù)時(shí)間為幾百納秒，后者更快，可達(dá)幾納秒；
B. 前者的反向擊穿電壓高，后者較低；
C. 前者的功耗較大，后者相對(duì)較低；
鑒于它們的不同，快恢復(fù)二極管注意用于高電壓小電流的高頻電路中，肖特基二極管主要用在低電壓大電流的高頻電路中。
9. 雙向觸發(fā)二極管
：它是三層、對(duì)稱性質(zhì)的二端半導(dǎo)體器件，等效于基極開路、發(fā)射極與集電極對(duì)稱的NPN晶體管，這種管子的特性是雙向?qū)?，具有轉(zhuǎn)折電壓，低于這個(gè)電壓時(shí)呈現(xiàn)高阻，高于這個(gè)電壓時(shí)呈現(xiàn)低阻，其正反向特性完全對(duì)稱；，很多情況下用作觸發(fā)雙向晶閘管，還常用作過壓保護(hù)、定時(shí)、移相等電路；常用的有DB3、DC34、DB4、DB6，轉(zhuǎn)折電壓不同；如下圖由雙向觸發(fā)二極管和雙向可控硅組成的調(diào)光燈電路圖。

雙向二極管結(jié)構(gòu)、特性

雙向可控硅調(diào)光電路圖

10. 雙基極二極管
，又叫
單結(jié)晶體管
，它由發(fā)射極、兩個(gè)基極組成的三端負(fù)阻器件，當(dāng)加在發(fā)射極上的電壓達(dá)到峰值電壓時(shí)，迅速導(dǎo)通，當(dāng)電壓低于谷底電壓時(shí)電路截止，用于張弛、定時(shí)等電路，具有頻率易調(diào)、溫度性能好的優(yōu)點(diǎn)；多和單向晶閘管配合組成可調(diào)電壓電路；如下圖由單向可控硅和單結(jié)晶體管組成的調(diào)光電路。

11. 阻尼二極管
具有較高的反向工作電壓和峰值電流、正向壓降小，用于電視機(jī)行掃描電路中；常用的有2AN2CN2DN系列。如下圖電視機(jī)行輸出電路中的阻尼二極管。

12. 瞬態(tài)電壓抑制二極管
又稱
瞬態(tài)抑制二極管
，簡(jiǎn)稱TVS，有單極性和雙極性之分，是一種二極管形式的高效能保護(hù)器件，當(dāng)它兩極間的電壓超過一定值時(shí)，能以極快的速度導(dǎo)通，將兩極間的電壓固定值一個(gè)預(yù)定值上，從而保護(hù)了電子線路；注意它與穩(wěn)壓二極管的區(qū)別。

瞬態(tài)電壓抑制二極管作用

13. 光電二極管
：又叫
光敏二極管
，它是一種光電轉(zhuǎn)換器件，能將光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，它在電路中需要反向連接；如下圖光電二極管控制的音樂電路。

14. 還有一些二極管不多見，不常用如激光二極管、頻率倍增用二極管、PIN二極管、雪崩二極管、江崎二極管等，這里就不再介紹。
另外還有一些根據(jù)用途叫的二極管如限幅二極管、續(xù)流二極管、調(diào)制二極管、混頻二極管、放大二極管，這些利用上面的二極管都能實(shí)現(xiàn)，并沒有顯著的結(jié)構(gòu)差異；
在代換上工作頻率高的、正向電流大、反向電壓高的的可以代換頻率低的、電流小、反向電壓低的二極管。
還有一些其它分法：按所使用的材料分：硅管、鍺管；按封裝外殼材料分：金屬、玻璃、塑料；按pN結(jié)結(jié)構(gòu)面分;點(diǎn)接觸性、面接觸性等，限于篇幅這里不再細(xì)講。

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