二極管
鎖定
二極管,(
英語:
Diode),電子元件當(dāng)中,一種具有兩個(gè)
電極的裝置,只允許電流由單一方向流過,許多的使用是應(yīng)用其整流的功能。而變?nèi)荻O管(Varicap Diode)則用來當(dāng)作電子式的可調(diào)電容器。大部分二極管所具備的電流方向性我們通常稱之為“
整流(Rectifying)”功能。二極管最普遍的功能就是只允許電流由單一方向通過(稱為順向偏壓),反向時(shí)阻斷 (稱為逆向偏壓)。因此,二極管可以想成電子版的逆止閥。
早期的真空電子二極管;它是一種能夠單向傳導(dǎo)電流的電子器件。在半導(dǎo)體二極管內(nèi)部有一個(gè)PN結(jié)兩個(gè)引線端子,這種電子器件按照外加電壓的方向,具備單向電流的傳導(dǎo)性。一般來講,晶體二極管是一個(gè)由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體燒結(jié)形成的p-n結(jié)界面。在其界面的兩側(cè)形成空間電荷層,構(gòu)成自建電場。當(dāng)外加電壓等于零時(shí),由于p-n 結(jié)兩邊載流子的濃度差引起擴(kuò)散電流和由自建電場引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài),這也是常態(tài)下的二極管特性。
早期的二極管包含“貓須晶體("Cat's Whisker" Crystals)”以及
真空管(英國稱為“熱游離閥(Thermionic Valves)”)?,F(xiàn)今最普遍的二極管大多是使用
半導(dǎo)體材料如
硅或
鍺。
中文名二極管英文名diode別 稱
晶體二極管功 能整流,阻燃等
特性
正向性
外加正向電壓時(shí),在正向特性的起始部分,正向電壓很小,不足以克服PN結(jié)內(nèi)電場的阻擋作用,正向電流幾乎為零,這一段稱為
死區(qū)。這個(gè)不能使二極管導(dǎo)通的正向電壓稱為死區(qū)電壓。當(dāng)正向電壓大于死區(qū)電壓以后,PN結(jié)內(nèi)電場被克服,二極管正向?qū)ǎ娏麟S電壓增大而迅速上升。在正常使用的電流范圍內(nèi),導(dǎo)通時(shí)二極管的端電壓幾乎維持不變,這個(gè)電壓稱為二極管的正向電壓。當(dāng)二極管兩端的正向電壓超過一定數(shù)值
,內(nèi)電場很快被削弱,特性電流迅速增長,二極管正向?qū)ā?
叫做門坎電壓或閾值電壓,硅管約為0.5V,鍺管約為0.1V。硅二極管的正向?qū)▔航导s為0.6~0.8V,鍺二極管的正向?qū)▔航导s為0.2~0.3V。
反向性
外加反向電壓不超過一定范圍時(shí),通過二極管的電流是少數(shù)載流子
漂移運(yùn)動(dòng)所形成反向電流。由于反向電流很小,二極管處于截止?fàn)顟B(tài)。這個(gè)反向電流又稱為反向飽和電流或
漏電流,二極管的反向飽和電流受溫度影響很大。一般硅管的反向電流比鍺管小得多,小功率硅管的反向飽和電流在nA數(shù)量級(jí),小功率鍺管在μA數(shù)量級(jí)。溫度升高時(shí),半導(dǎo)體受熱激發(fā),少數(shù)載流子數(shù)目增加,反向飽和電流也隨之增加。
擊穿
外加反向電壓超過某一數(shù)值時(shí),反向電流會(huì)突然增大,這種現(xiàn)象稱為
電擊穿。引起電擊穿的臨界電壓稱為二極管反向擊穿電壓。電擊穿時(shí)二極管失去單向?qū)щ娦浴H绻O管沒有因電擊穿而引起過熱,則單向?qū)щ娦圆灰欢〞?huì)被永久破壞,在撤除外加電壓后,其性能仍可恢復(fù),否則二極管就損壞了。因而使用時(shí)應(yīng)避免二極管外加的反向電壓過高。
二極管是一種具有單向?qū)щ姷亩?a target="b" b="https://baike.baidu.com/item/%E5%99%A8%E4%BB%B6">器件,有
電子二極管和
晶體二極管之分,電子二極管因?yàn)闊艚z的熱損耗,效率比晶體二極管低,所以現(xiàn)已很少見到,比較常見和常用的多是晶體二極管。二極管的單向?qū)щ娞匦裕瑤缀踉谒械碾娮?a target="b" b="https://baike.baidu.com/item/%E7%94%B5%E8%B7%AF">電路中,都要用到
半導(dǎo)體二極管,它在許多的電路中起著重要的作用,它是誕生最早的
半導(dǎo)體器件之一,其應(yīng)用也非常廣泛。
二極管的管壓降:硅二極管(不發(fā)光類型)正向管壓降0.7V,鍺管正向管壓降為0.3V,
發(fā)光二極管正向管壓降會(huì)隨不同發(fā)光顏色而不同。主要有三種顏色,具體壓降參考值如下:紅色發(fā)光二極管的壓降為2.0--2.2V,黃色發(fā)光二極管的壓降為1.8—2.0V,綠色發(fā)光二極管的壓降為3.0—3.2V,正常發(fā)光時(shí)的額定電流約為20mA。
二極管的
電壓與電流不是線性關(guān)系,所以在將不同的二極管并聯(lián)的時(shí)候要接相適應(yīng)的電阻。
特性曲線
與PN結(jié)一樣,二極管具有單向?qū)щ娦?。硅二極管典型伏安
特性曲線(圖)。在二極管加有正向電壓,當(dāng)電壓值較小時(shí),電流極小;當(dāng)電壓超過0.6V時(shí),電流開始按指數(shù)規(guī)律增大,通常稱此為二極管的開啟電壓;當(dāng)電壓達(dá)到約0.7V時(shí),二極管處于完全導(dǎo)通狀態(tài),通常稱此電壓為二極管的導(dǎo)通電壓,用符號(hào)UD表示。
對(duì)于鍺二極管,開啟電壓為0.2V,導(dǎo)通電壓UD約為0.3V。在二極管加有反向電壓,當(dāng)電壓值較小時(shí),電流極小,其電流值為反向飽和電流IS。當(dāng)反向電壓超過某個(gè)值時(shí),電流開始急劇增大,稱之為反向擊穿,稱此電壓為二極管的反向擊穿電壓,用符號(hào)UBR表示。不同型號(hào)的二極管的擊穿電壓UBR值差別很大,從幾十伏到幾千伏。
反向擊穿
反向擊穿按機(jī)理分為齊納擊穿和雪崩擊穿兩種情況。在高摻雜濃度的情況下,因勢(shì)壘區(qū)寬度很小,反向電壓較大時(shí),破壞了勢(shì)壘區(qū)內(nèi)共價(jià)鍵結(jié)構(gòu),使價(jià)電子脫離共價(jià)鍵束縛,產(chǎn)生電子-空穴對(duì),致使電流急劇增大,這種擊穿稱為齊納擊穿。如果摻雜濃度較低,勢(shì)壘區(qū)寬度較寬,不容易產(chǎn)生齊納擊穿。
另一種擊穿為
雪崩擊穿。當(dāng)反向電壓增加到較大數(shù)值時(shí),外加電場使電子漂移速度加快,從而與共價(jià)鍵中的價(jià)電子相碰撞,把價(jià)電子撞出共價(jià)鍵,產(chǎn)生新的電子-空穴對(duì)。新產(chǎn)生的電子-空穴被電場加速后又撞出其它價(jià)電子,載流子雪崩式地增加,致使電流急劇增加,這種擊穿稱為雪崩擊穿。無論哪種擊穿,若對(duì)其電流不加限制,都可能造成PN結(jié)永久性損壞。
作用
二極管是最常用的
電子元件之一,它最大的特性就是單向?qū)щ?,也就是電流只可以從二極管的一個(gè)方向流過,二極管的作用有整流電路,檢波電路,穩(wěn)壓電路,各種調(diào)制電路,主要都是由二極管來構(gòu)成的,其原理都很簡單,正是由于二極管等元件的發(fā)明,才有我們現(xiàn) 在豐富多彩的電子信息世界的誕生,既然二極管的作用這么大那么我們應(yīng)該如何去檢測這個(gè)元件呢,其實(shí)很簡單只要用萬用表打到電阻檔測量一下反向電阻如果很小就說明這個(gè)二極管是壞的,反向電阻如果很大這就說明這個(gè)二極管是好的。對(duì)于這樣的基礎(chǔ)元件我們應(yīng)牢牢掌握住他的作用原理以及基本電路,這樣才能為以后的電子技術(shù)學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。[1]
工作原理
二極管實(shí)物
晶體二極管為一個(gè)由p型
半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體形成的pn結(jié),在其界面處兩側(cè)形成
空間電荷層,并建有自建
電場。當(dāng)不存在外加電壓時(shí),由于pn結(jié)兩邊
載流子濃度差引起的
擴(kuò)散電流和自建電場引起的
漂移電流相等而處于電
平衡狀態(tài)。當(dāng)外界有正向電壓偏置時(shí),外界電場和自建電場的互相抑消作用使載流子的擴(kuò)散電流增加引起了
正向電流。當(dāng)外界有反向電壓偏置時(shí),外界電場和自建電場進(jìn)一步加強(qiáng),形成在一定反向電壓范圍內(nèi)與反向
偏置電壓值無關(guān)的
反向飽和電流I0。當(dāng)外加的反向電壓高到一定
程度時(shí),pn結(jié)空間電荷層中的電場強(qiáng)度達(dá)到臨界值產(chǎn)生載流子的倍增過程,產(chǎn)生大量電子
空穴對(duì),產(chǎn)生了數(shù)值很大的
反向擊穿電流,稱為二極管的擊穿現(xiàn)象。pn結(jié)的反向擊穿有齊納擊穿和
雪崩擊穿之分。
類型