二极管(diode)又称晶体二极管,它是一种具有单向传导电流的电子器件,其内部有一个PN结,具备单向导电性。常见二极管外形结构见图1
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图1:二极管外形结构
1、二极管的主要参数
正向电流IF:
在额定功率下,允许通过二极管的电流值。
正向电压降VF:
二极管通过额定正向电流时,在两极间所产生的电压降。
最大整流电流(平均值)IOM:
在半波整流连续工作的情况下,允许的最大半波电流的平均值。
反向击穿电压VB:
二极管反向电流急剧增大到出现击穿现象时的反向电压值。
正向反向峰值电压VRM:
二极管正常工作时所允许的反向电压峰值,通常VRM为VP的三分之二或略小一些。
反向电流IR:
在规定的反向电压条件下流过二极管的反向电流值。
结电容C:
电容包括电容和扩散电容,在高频场合下使用时,要求结电容小于某一规定数值。
最高工作频率FM:
二极管具有单向导电性的最高交流信号的频率。
2、常用二极管
(1)整流二极管
将交流电源整流成为直流电流的二极管叫作整流二极管,它是面结合型的功率器件,因结电容大,故工作频率低。
通常,IF在1安以上的二极管采用金属壳封装,以利于散热;IF在1安以下的采用全塑料封装(见图2)由于近代工艺技术不断提高,国外出现了不少较大功率的管子,也采用塑封形式。
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图2:整流二极管封装形式
(2)检波二极管
检波二极管是用于把迭加在高频载波上的低频信号检出来的器件,它具有较高的检波效率和良好的频率特性。
(3)开关二极管
在脉冲数字电路中,用于接通和关断电路的二极管叫开关二极管,它的特点是反向恢复时间短,能满足高频和超高频应用的需要。
开关二极管有接触型,平面型和扩散台面型几种,一般 IF<500毫安的硅开关二极管,多采用全密封环氧树脂,陶瓷片状封装,如图三所示,引脚较长的一端为正极。
(4)稳压二极管
稳压二极管是由硅材料制成的面结合型晶体二极管,它是利用PN结反向击穿时的电压基本上不随电流的变化而变化的特点,来达到稳压的目的,因为它能在电路中起稳压作用,故称为、稳压二极管(简称稳压管)其图形符号见图3
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图3、稳压二极管的图形符号
稳压管的伏安特性曲线如图4所示,当反向电压达到Vz时,即使电压有一微小的增加,反向电流亦会猛增(反向击穿曲线很徒直)这时,二极管处于击穿状态,如果把击穿电流限制在一定的范围内,管子就可以长时间在反向击穿状态下稳定工作。
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图4、硅稳压管伏安特性曲线
(5)变容二极管
变容二极管是利用 PN结的电容随外加偏压而变化这一特性制成的非线性电容元件,被广泛地用于参量放大器,电子调谐及倍频器等微波电路中,变容二极管主要是通过结构设计及工艺等一系列途径来突出电容与电压的非线性关系,并提高 Q值以适合应用。
变容二极管的结构与普通二极管相似,其符号如图5所示。
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图5、变容二极管图形符号
(6)瞬态电压抑制器
TVS(Transient Voltage Suppresser瞬态电压抑制器)二极管和 MLV(Multi-LayerVaristor,多层变阻器)等 ESD保护器是近几年发展起来的一种固态二极管,专门用于ESD 保护。
TVS 二极管是和被保护电路并联的,当瞬态电压超过电路的正常工作电压时,二极管发生雪崩,为瞬态电流提供通路,使内部电路免遭超额电压的击穿或超额电流的过热烧毁。由于 TVS二极管的结面积较大,使得它具有泄放瞬态大电流的优点,具有理想的保护作用。
(7)限幅二极管
大多数二极管能作为限幅使用。也有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振幅的作用,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。
(8)肖特基二极管(SchottkyBarrierDiode)
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。
(9)阻尼二极管
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。
(10)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。