半導(dǎo)體二極管主要是依靠PN結(jié)而工作的。與PN結(jié)不可分割的點接觸型和肖特基型,也被列入一般的二極管的范圍內(nèi)。包括這兩種型號在內(nèi),根據(jù)PN結(jié)構(gòu)造面的特點,把晶體二極管分類如下:
根據(jù)構(gòu)造分類
⒈點接觸型二極管
點接觸型二極管是在鍺或硅材料的單晶片上壓觸一根金屬針后,再通過電流法而形成的。因此,其PN結(jié)的靜電容量小,適用于高頻電路。但是,與面結(jié)型相比較,點接觸型二極管正向特性和反向特性都差,因此,不能使用于大電流和整流。因為構(gòu)造簡單,所以價格便宜。對于小信號的檢波、整流、調(diào)制、混頻和限幅等一般用途而言,它是應(yīng)用范圍較廣的類型。
⒉鍵型二極管
鍵型二極管是在鍺或硅的單晶片上熔接金或銀的細絲而形成的。其特性介于點接觸型二極管和合金型二極管之間。與點接觸型相比較,雖然鍵型二極管的PN結(jié)電容量稍有增加,但
發(fā)光二極管
正向特性特別優(yōu)良。多作開關(guān)用,有時也被應(yīng)用于檢波和電源整流(不大于50mA)。在鍵型二極管中,熔接金絲的二極管有時被稱金鍵型,熔接銀絲的二極管有時被稱為銀鍵型。
⒊合金型二極管
在N型鍺或硅的單晶片上,通過合金銦、鋁等金屬的方法制作PN結(jié)而形成的。正向電壓降小,適于大電流整流。因其PN結(jié)反向時靜電容量大,所以不適于高頻檢波和高頻整流。
⒋擴散型二極管
在高溫的P型雜質(zhì)氣體中,加熱N型鍺或硅的單晶片,使單晶片表面的一部變成P型,以此法PN結(jié)。因PN結(jié)正向電壓降小,適用于大電流整流。最近,使用大電流整流器的主流已由硅合金型轉(zhuǎn)移到硅擴散型。
⒌臺面型二極管
PN結(jié)的制作方法雖然與擴散型相同,但是,只保留PN結(jié)及其必要的部分,把不必要的部分用腐蝕掉。其剩余的部分便呈現(xiàn)出臺面形,因而得名。初期生產(chǎn)的臺面型,是對半導(dǎo)體材料使用擴散法而制成的。因此,又把這種臺面型稱為擴散臺面型。對于這一類型來說,似乎大電流整流用的產(chǎn)品型號很少,而小電流開關(guān)用的產(chǎn)品型號卻很多。
⒍平面型二極管
在半導(dǎo)體單晶片(主要地是N型硅單晶片)上,擴散P型雜質(zhì),利用硅片表面氧化膜的屏蔽作用,在N型硅單晶片上僅選擇性地擴散一部分而形成的PN結(jié)。因此,不需要為調(diào)整PN結(jié)面積的腐蝕作用。由于半導(dǎo)體表面被制作得平整,故而得名。并且,PN結(jié)合的表面,因被氧化膜覆蓋,所以公認為是穩(wěn)定性好和壽命長的類型。最初,對于被使用的半導(dǎo)體材料是采用外延法形成的,故又把平面型稱為外延平面型。對平面型二極管而言,似乎使用于大電流整流用的型號很少,而作小電流開關(guān)用的型號則很多。
⒎合金擴散型二極管
它是合金型的一種。合金材料是容易被擴散的材料。把難以制作的材料通過巧妙地摻配雜質(zhì),就能與合金一起過擴散,以便在已經(jīng)形成的PN結(jié)中獲得雜質(zhì)的恰當?shù)臐舛确植?。此法適用于制造高靈敏度的變?nèi)荻O管。
⒏外延型二極管
用外延面長的過程制造PN結(jié)而形成的二極管。制造時需要非常高超的技術(shù)。因能隨意地控制雜質(zhì)的不同濃度的分布,故適宜于制造高靈敏度的變?nèi)荻O管。
根據(jù)用途分類
⒈檢波用二極管
就原理而言,從輸入信號中取出調(diào)制信號是檢波,以整流電流的大?。?/span>100mA)作為界線通常把輸出電流小于100mA的叫檢波。鍺材料點接觸型、工作頻率可達400MHz,正向壓降小,結(jié)電容小,檢波效率高,頻率特性好,為2AP型。類似點觸型那樣檢波用的二極管,除用于
一般二極管
檢波外,還能夠用于限幅、削波、調(diào)制、混頻、開關(guān)等電路。也有為調(diào)頻檢波專用的特性一致性好的兩只二極管組合件。
⒉整流用二極管
整流二極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)為一個PN結(jié),外形封裝有金屬殼封、塑料封裝和玻璃封裝等多種形式。其管性大小隨整流管的參數(shù)而異。整流二極管主要用于整流電路,利用二極管的單項導(dǎo)電性,將交流電變?yōu)橹绷麟?。由于整流管的正向電流較大,所以整流二極管多為面接觸型的二極管,結(jié)面積大、結(jié)電容大,但工作頻率低。2CP系列管殼用于小電流整流。
⑴最大整流電流
是指整流二極管長時間工作所允許通過的最大電流值。
⑵最高反向工作電壓
它是指整流二極管兩端的反向電壓不能超過規(guī)定的電壓所允許的值。如超過這個允許值,整流管就可能擊穿。
⑶最大反向電流
它是指整流二極管在最高反向工作電壓下工作時,允許通過整流管的反向電流。反向電流越小,說明整流二極管的單向?qū)щ娦阅茉胶谩?/span>
⑷最高工作頻率
它是指整流二極管能正常工作的最高頻率,選用時,必須使二極管的工作頻率低于此值;如高于此值,整流二極管的單向?qū)щ娦允苡绊憽?/span>
⒊限幅用二極管
大多數(shù)二極管能作為限幅使用。也有象保護儀表用和高頻齊納管那樣的專用限幅二極管。為了使這些二極管具有特別強的限制尖銳振幅的作用,通常使用硅材料制造的二極管。也
二極管
有這樣的組件出售:依據(jù)限制電壓需要,把若干個必要的整流二極管串聯(lián)起來形成一個整體。
⒋調(diào)制用二極管
通常指的是環(huán)形調(diào)制專用的二極管。就是正向特性一致性好的四個二極管的組合件。即使其它變?nèi)荻O管也有調(diào)制用途,但它們通常是直接作為調(diào)頻用。
⒌混頻用二極管
使用二極管混頻方式時,在500~10,000Hz的頻率范圍內(nèi),多采用肖特基型和點接觸型二極管。
⒍放大用二極管
用二極管放大,大致有依靠隧道二極管和體效應(yīng)二極管那樣的負阻性器件的放大,以及用變?nèi)荻O管的參量放大。因此,放大用二極管通常是指隧道二極管、體效應(yīng)二極管和變?nèi)荻O管。
⒎開關(guān)用二極管
開關(guān)二極管是利用二極管的單向?qū)щ娦?,在半?dǎo)體PN結(jié)加上正向偏壓后,在導(dǎo)通狀態(tài)下,電阻很小(幾十到幾百歐);加上反向偏壓后截止,其電阻很大(硅管在100M歐以上)。利用開關(guān)二極管的這一特性,在電路中起到控制電流通過或關(guān)斷的作用,成為一個理想的電子開關(guān)。開關(guān)二極管的正向電阻很小,反向電阻很大,開關(guān)速度很快。
常用開關(guān)二極管可分為小功率和大功率管形。小功率開關(guān)二極管主要使用于電視機、收錄機及其他電子設(shè)備的開關(guān)電路、檢波電路高頻高速脈沖整流電路等。主要型號有2AK系列(用于中速開關(guān)電路)、2CK系列(硅平面開關(guān),適用于高速開關(guān)電路)等。合資生產(chǎn)的小功率開關(guān)管有1N4148、1N4152、1N4151等型號。打功率開關(guān)二極管主要用于各類大功率電源作續(xù)流、高頻整流、橋式整流及其它開關(guān)電路。主要型號有2CK27系列、2CK29系列及FR系列開關(guān)二極管(采用國外標準生產(chǎn)的、型號相同)等。
主要參數(shù):
⑴反向恢復(fù)時間
反映開關(guān)管特性好壞的一個參數(shù)。開關(guān)二極管的開關(guān)時間為開通時間和反向恢復(fù)時間的總和。開通時間是指開關(guān)二極管從截止至導(dǎo)通所需時間,開通時間很短,一般可以忽略;反向恢復(fù)時間是指導(dǎo)通至截止所用時間,反向恢復(fù)時間遠大于開通時間。因此反向恢復(fù)時間為開關(guān)二極管主要參數(shù)。一般硅開關(guān)二極管的反向恢復(fù)時間小于3ns~10ns;鍺開關(guān)二極管的反向恢復(fù)時間要長一些。
⑵反向擊穿電壓
是指在開關(guān)二極管兩端的反向電壓超過規(guī)定的值,使二極管可能擊穿的電壓。
⑶最高反向工作電壓
是指加在開關(guān)管兩端的反向電壓不能超過規(guī)定的允許值。
⑷正向電流
是指開關(guān)二極管在正向工作電壓下工作時,允許通過開
肖特基二極管
關(guān)管的正向電流。
⒏變?nèi)荻O管
變?nèi)荻O管使利用PN結(jié)空間電荷具有電容特性的原理制成的特殊二極管。變?nèi)荻O管為反偏二極管,其結(jié)電容就是耗盡層的電容,一次可以近似把耗盡層看作為平行板電容,且導(dǎo)電板之間有介質(zhì)。一般的二極管多數(shù)情況下,其結(jié)電容很小,不能有效利用。變?nèi)荻O管的結(jié)構(gòu)特殊,它具有相當大的內(nèi)部電容量,并可像電容器一樣地運用于電子電路中。
主要參數(shù):
⑴最高反向電壓:指在變?nèi)荻O管兩端的反向電壓不能超過的允許值
⑵反向擊穿電壓
在施加反向電壓的情況下使變?nèi)荻O管擊穿的電壓。擊穿電壓決定了器件的最高反向工作電壓和最小電容容量值。
⑶結(jié)電容
指在一特定反向偏壓下,變?nèi)荻O管內(nèi)部PN結(jié)的電容。
⑷結(jié)電容變化范圍
指反向電壓從零伏變化到某一值時,結(jié)電容變化的范圍。
⑸品質(zhì)因數(shù)(Q值)
電容儲存的能量與損耗的能量之比值為該電容器的品質(zhì)因數(shù)Q。變?nèi)荻蟾哂袃?nèi)部電容,同樣具有一定的Q值。并且大多數(shù)變?nèi)荻O管具有很高的Q值。由于變?nèi)莨艿碾娙萘颗c反偏壓成反向變化,Q值就隨著反向偏置電壓的增加二增加。
⒐頻率倍增用二極管
對二極管的頻率倍增作用而言,有依靠變?nèi)荻O管的頻率倍增和依靠階躍(即急變)二極管的頻率倍增。頻率倍增用的變?nèi)荻O管稱為可變電抗器,可變電抗器雖然和自動頻率控制用的變?nèi)荻O管的工作原理相同,但電抗器的構(gòu)造卻能承受大功率。階躍二極管又被稱為階躍恢復(fù)二極管,從導(dǎo)通切換到關(guān)閉時的反向恢復(fù)時間trr短,因此,其特長是急速地變成關(guān)閉的轉(zhuǎn)移時間顯著地短。如果對階躍二極管施加正弦波,那么,因tt(轉(zhuǎn)移時間)短,所以輸出波形急驟地被夾斷,故能產(chǎn)生很多高頻諧波。
⒑穩(wěn)壓二極管
穩(wěn)壓二極管在電子設(shè)備電路中,起穩(wěn)定電壓的作用。穩(wěn)壓二極管有金屬外殼、塑料外殼等封裝形式。
二極管的穩(wěn)壓作用是通過二極管的PN結(jié)反向擊穿后使其兩端電壓變化
穩(wěn)壓二極管
小,基本維持一個恒定值來實現(xiàn)的。當反向電壓小于擊穿電壓時,反向電流很?。划敺聪驌舸╇妷航咏鼡舸╇妷簳r反向電流劇增。穩(wěn)壓二極管在反向擊穿前的導(dǎo)電特性于普通整流、檢波二極管像是;在擊穿電壓下,只有限制其通過的電流(不超過額定值),它是可以安全工作在反向擊穿狀態(tài)下的。其管子兩端電壓基本保持不變,起到了穩(wěn)壓的作用。
主要參數(shù):
⑴最大工作電流
是指穩(wěn)壓二極管長時間工作時,允許通過的最大反向電流值。在使用穩(wěn)壓二極管時,其工作電流不能超過這個數(shù)值,否則,可能會把穩(wěn)壓管燒壞。為了確保安全,在電流中必須采取限流措施,使通過穩(wěn)壓管的電流不超過允許值。
⑵穩(wěn)定電壓
穩(wěn)壓二極管在起穩(wěn)定作用的范圍內(nèi),其兩端的反向電壓值,稱為穩(wěn)定電壓。不同型號的穩(wěn)壓二極管,穩(wěn)定電壓是不同的。
⑶動態(tài)電阻
穩(wěn)壓二極管在直流電壓的基礎(chǔ)上,再加上一個增量電壓,穩(wěn)壓二極管就會有一個增量電流。增量電壓于增量電流的比值,就是穩(wěn)壓管的動態(tài)電阻。動態(tài)電阻反映了穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓特性,其值越小,穩(wěn)壓管性能越好。
⒒發(fā)光二極管
發(fā)光二極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)為一個PN結(jié),而且具有晶體管的通性,即單向?qū)щ娦浴.敯l(fā)光二極管的PN結(jié)上加上正向電壓時,由于外加電壓產(chǎn)生電場的方向與PN結(jié)內(nèi)電場方向相反,使PN結(jié)勢壘(內(nèi)總電場)減弱,則載流子的擴散作用占了優(yōu)勢。于是P區(qū)的空穴很容易擴散到N區(qū),N區(qū)的電子也很容易擴散到P區(qū),相互注入的電子和空穴相遇后會產(chǎn)生復(fù)合。復(fù)合時產(chǎn)生的能量大部分以光的形式出現(xiàn),會使二極管發(fā)光。
發(fā)光二極管采用砷化鎵、磷化鎵、鎵鋁砷等材料制成。不同材料制成的發(fā)光二極管,能發(fā)出不同顏色的光。有發(fā)綠色光的磷化鎵發(fā)光二極管;有發(fā)紅色光的磷砷化鎵發(fā)光二極管;有發(fā)紅外光的砷化鎵二極管;有雙向變色發(fā)光二極管(加正向電壓時發(fā)紅光,加反向電壓時發(fā)綠色光);還有三顏色變色發(fā)光二極管,等等。
發(fā)光二極管的外形有圓形的、方形的、三角形的、組合型等,封裝形式有透明和散射的;有無色和著色的等。著色散射型用D表示;白色散射性用W表示;無色透明型用C表示;著色透明型用T表示。封裝形式有:金屬陶瓷和全塑料3種形式,并以陶瓷和全塑料為主。
主要參數(shù):
⑴最大工作電流
是指發(fā)光二極管長期正常工作時,所允許通過的最大電流。
⑵正向電壓
是指通過規(guī)定的正向電流時,發(fā)光二極管兩端產(chǎn)生的正向電壓。
⑶反向電流
是指發(fā)光二極管兩端加上規(guī)定的反向電壓時,管內(nèi)的反向電流。
⑷發(fā)光強度
它表示發(fā)光二極管亮度大小的參數(shù),其值為通過規(guī)定的電流時,在管芯垂直方向上單位面積所通過的光通量,單位是mcd。
⑸發(fā)光波長
是指發(fā)光二極管在一定工作條件下,所發(fā)出光的峰值(為發(fā)光強度最大一點)對應(yīng)的波長,也稱峰值波長。