文档介绍：PRDCS电子部材知识培训 ——二极管篇
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。
二极管又称晶体二极管,简称二极管(diode);它只往一个方向传送电流的电子零件。它是一种具有1个零件号接合的2个端子的器件,具有按照外加电压的方向,使电流流动或不流动的性质。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。
当通过二极管的电流为正向时,电路导通,灯亮。
当通过二极管的电流为负向时,电路不导通,灯不亮。
什么叫二极管呢?
简单来说,就是正向导通,反向截止。
二极管的主要特性(伏安特性)
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,通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“门槛电压”,,)以后,二极管才能真正导通。导通后的二极管两端的电压基本上保持不变,称为二极管的正向压降。正向压降的大小和流过二极管的电流有一定的关系,电流越大,正向压降越大。
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通过,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,仍然有微弱的反向电流流过二极管,称为漏电流。(通常为uA级)。当反向电压增大到某一数值,反向电流会急剧增大,二极管将失去单向导电特性,这种状态成为二极管的击穿。
由于反向击穿后,电流变化很大,但其两端电压变化很小,利用此特性,稳压管在电路中可起稳压作用。稳压电压的大小可以通过半导体加工工艺来改变,可以作到几伏到几千伏。
特点:
非线形。
二极管的主要参数
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、最大正向整流电流IF(AV)
是指二极管长期连续工作时允许通过的最大正向电流值,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最大整流电流值。例如,常用的IN4001-4007型锗二极管的额定正向工作电流为1A。
3、最高反向重复峰值电压 VRRM
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,IN4001二极管反向耐压为50V,IN4007反向耐压为1000V。
2、最大正向电压VF
是指二极管正向导通,正向电流为额定正向工作电流IF时,二极管两端的电压。
正向压降越低,整流效率越高,特别在低电压整流时需要低压降的二极管,-,多用于低压,高频整流。
4、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。
5、反向恢复时间Trr
定义:二极管加反向电压由正向导电到反向截止需要的时间为反向恢复时间Trr。
研究二极管的反向恢复时间有什么意义?
二极管用于整流。当外加电压的变化频率很高时,如果二极管反向恢复时间Trr太大,截止跟不上外加电压的变化,变得截止不良,在一个Trr的时间内失去二极管的整流特性。
一般的硅整流管的反向恢复时间Trr为1—4uS(微秒),可工作于50--几千Hz的频率范围。(IN4001—IN4007)
快速恢复二极管的反向恢复时间Trr为100—500nS(纳秒),可工作于几千—几百千Hz的频率范围。(FR101—FR107)
高效率,超快恢复二极管的反向恢复时间Trr为25—100nS(纳秒),可工作于几百千以上Hz的频率范围。(EG1A)
肖特基二极管的反向恢复时间Trr为3—5nS(纳秒)。
小信号肖特基二极管由于电流较小,反向恢复时间Trr可达1n