任務(wù)2半導(dǎo)體二極管的識(shí)別與檢測(cè)

1、學(xué)習(xí)情境一 常用半導(dǎo)體器件的識(shí)別與檢測(cè)任務(wù)二半導(dǎo)體二極管的識(shí)別與檢測(cè)一、任務(wù)目的1. 了解半導(dǎo)體二極管導(dǎo)電特性；2. 了解半導(dǎo)體二極管的種類；3. 掌握半導(dǎo)體二極管的識(shí)別與檢測(cè)。二、任務(wù)的要求及技術(shù)指標(biāo)1. 了解本征半導(dǎo)體與雜質(zhì)半導(dǎo)體的區(qū)別；2. 掌握PN結(jié)的形成與單向?qū)щ娦裕?. 了解半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)類型和型號(hào)。4. 掌握半導(dǎo)體二極管的識(shí)別與檢測(cè)。三、半導(dǎo)體導(dǎo)電特性介紹自然界的物質(zhì)就其導(dǎo)電性能可分為導(dǎo)體、絕緣體、和半導(dǎo)體。導(dǎo)體：導(dǎo)電性能良好的物質(zhì)。如金、銀銅等。絕緣體：幾乎不導(dǎo)電的物質(zhì)。如陶瓷、橡膠、玻璃等。値）硅的原子結(jié)構(gòu)示意團(tuán)（b）硅原孑在晶體中的共價(jià)鍵排列圖1-10共價(jià)鍵示意圖半導(dǎo)體

2、：導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物質(zhì)。如硅、鍺。半導(dǎo)體一般分為本征半導(dǎo)體和雜質(zhì)半導(dǎo)體兩種類型。1. 本征半導(dǎo)體常用的半導(dǎo)體材料有硅（Si）和鍺（Ge）。這種非常純凈的且原子排列整齊的半導(dǎo)體。圖1-10所示分別為硅（鍺）的原子結(jié)構(gòu)示意圖及硅（鍺）原子在晶體中的共價(jià)鍵排列。如果共價(jià)鍵中的價(jià)電子受熱激發(fā)獲得足夠能量，則可擺脫共價(jià)鍵的束縛而成為自由電子。這個(gè)電子原來所在的共價(jià)鍵的位置上就留下一個(gè)缺少負(fù)電荷的空位，這個(gè)空位稱為空穴?？昭◣д姟?. 雜質(zhì)半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體實(shí)際使用價(jià)值不大，但如果在本征半導(dǎo)體中摻入微量的某種雜質(zhì)元素，就形成N型和P型半導(dǎo)體。（1）N型半導(dǎo)體在本征半導(dǎo)體（以硅為例）中摻入少量

3、的 5價(jià)元素，如磷（P）、砷（As）等。磷原子的 最外層有5個(gè)價(jià)電子，其中4個(gè)價(jià)電子與相鄰硅原子的最外層價(jià)電子組成共價(jià)鍵形成穩(wěn)定結(jié) 構(gòu)，多余的電子很容易受激發(fā)成為自由電子。這種摻入5價(jià)元素的半導(dǎo)體稱為 N型半導(dǎo)體，自由電孑如圖1-11所示。N型半導(dǎo)體主要靠自由電子導(dǎo)電。©© ST電子空穴對(duì)心 商矽窗$）圖1-11 N型半導(dǎo)體原理圖（2）P型半導(dǎo)體在本征半導(dǎo)體（以硅為例）中摻入三價(jià)元素如硼（B）,硼原子最外層的3個(gè)價(jià)電子工和相鄰的3個(gè)硅原子形成共價(jià)鍵后，就留下一下空穴，空穴數(shù)量增多，自由電子則相對(duì)很少，這種摻入3價(jià)元素的半導(dǎo)體稱為 P型半導(dǎo)體，如圖1-12所示?？昭╭。 。卷

4、 q， q電子空穴對(duì)圖1-12 P型半導(dǎo)體原理圖注意：不論是 N型半導(dǎo)體還是 P型半導(dǎo)體都是中性，對(duì)外不顯電性。當(dāng)P型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)體接觸以后，由于交界兩側(cè)半導(dǎo)體類型不同， 存在電子和空穴 的濃度差。這樣，P區(qū)的空穴向N區(qū)擴(kuò)散，N區(qū)的電子向P區(qū)擴(kuò)散。這樣，在 P區(qū)和N區(qū)的 接觸面就產(chǎn)生正、負(fù)離子層。這離子層就稱為 PN結(jié)。如圖1-13所示。PIZ0° 9°砌就( ee G G ： G Q PG?：©©©Ml 0空間電荷區(qū)圖1-13 PN結(jié)形成示意圖3.PN結(jié)的特性(1)PN結(jié)的正向?qū)ㄌ匦越oPN結(jié)加正向電壓，即 P區(qū)接正電源，N區(qū)接負(fù)電源，此

5、時(shí)稱 PN結(jié)為正向偏置，如圖1-14所示。這時(shí)PN結(jié)外電場(chǎng)與內(nèi)電場(chǎng)方向相反，外加電場(chǎng)抵消內(nèi)電場(chǎng)使空間電荷區(qū)變薄，有利于PN結(jié)正向電阻變小。多數(shù)載運(yùn)動(dòng)，形成正向電流，外加電場(chǎng)越強(qiáng)，正向電流越大，這意味圖1-14 PN結(jié)正向偏置示意圖電子毋侈旳二&“ ©©L 苗，曲圖1-15 PN結(jié)反向偏置示意圖(2)PN結(jié)的反向截止特性給PN結(jié)加反向電壓，即電源正極接N區(qū)，負(fù)極接P區(qū)，稱PN結(jié)反向偏置，如圖1-15所示。這時(shí)外加電場(chǎng)與內(nèi)電場(chǎng)方向相同，使內(nèi)電場(chǎng)的作用增強(qiáng)，PN結(jié)變厚，多數(shù)載流子運(yùn)動(dòng)難于進(jìn)行，有助于少數(shù)載流子運(yùn)動(dòng)，所以電流很少，接近于零，即PN節(jié)反向電阻很大。PN結(jié)導(dǎo)通，

6、反向偏置時(shí)，PN結(jié)載止。綜上所述：PN結(jié)具有單向?qū)щ娦?，正向偏置時(shí),四、半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)、類型與符號(hào)介紹一個(gè)PN結(jié)和加上相應(yīng)的引出線，然后用塑料、玻璃或鐵皮等材料做外殼封裝就成為最簡(jiǎn)單的二極管。二極管按所用材料不同分為鍺管和硅管。接在二極管P區(qū)引出線為陽極，接圖1-16 二極管結(jié)構(gòu)圖圖1-17二極管圖形符號(hào)及外觀在N區(qū)引出線為陰極。如圖1-16所示。按用途分有整流管、檢波二極二極管有許多類型： 從工藝上分為點(diǎn)接觸型和面接觸型;管、穩(wěn)壓二極管和開關(guān)二極管，二極管的外形也是多種多樣，如圖1-17。五、二極管檢測(cè)1.普通二極管的識(shí)別與檢測(cè)(1) 極性的判別將萬用表置于 RX 100檔或RX 1k檔

7、，兩表筆分別接二極管的兩個(gè)電極，測(cè)出一個(gè)結(jié)果 后，對(duì)調(diào)兩表筆，再測(cè)出一個(gè)結(jié)果。兩次測(cè)量的結(jié)果中，有一次測(cè)量出的阻值較大（為反向 電阻），一次測(cè)量出的阻值較?。檎螂娮瑁?。在阻值較小的一次測(cè)量中，黑表筆接的是二 極管的正極，紅表筆接的是二極管的負(fù)極。（2）單向?qū)щ娦阅艿臋z測(cè)及好壞的判斷通常，鍺材料二極管的正向電阻值為1k Q左右，反向電阻值為 300左右。硅材料二極管的電阻值為 5 k Q左右，反向電阻值為g（無窮大）。正向電阻越小越好，反向電阻越大 越好。正、反向電阻值相差越懸殊，說明二極管的單向?qū)щ娞匦栽胶谩Ｈ魷y(cè)得二極管的正、 反向電阻值均接近 0或阻值較小， 則說明該二極管內(nèi)部已擊穿短

8、路 或漏電損壞。若測(cè)得二極管的正、反向電阻值均為無窮大，則說明該二極管已開路損壞。（ 3）反向擊穿電壓的檢測(cè)二極管反向擊穿電壓 （耐壓值） 可以用晶體管直流參數(shù)測(cè)試表測(cè)量。其方法是：測(cè)量二 極管時(shí)，應(yīng)將測(cè)試表的“ NPN/PNP選擇鍵設(shè)置為 NPN犬態(tài)，再將被測(cè)二極管的正極接測(cè)試 表的“C'插孔內(nèi)，負(fù)極插入測(cè)試表的“ e”插孔，然后按下“ V'鍵，測(cè)試表即可指示出二 極管的反向擊穿電壓值。也可用兆歐表和萬用表來測(cè)量二極管的反向擊穿電壓、 測(cè)量時(shí)被測(cè)二極管的負(fù)極與兆歐 表的正極相接， 將二極管的正極與兆歐表的負(fù)極相連， 同時(shí)用萬用表 （置于合適的直流電壓 檔）監(jiān)測(cè)二極管兩端的電壓

9、。搖動(dòng)兆歐表手柄（應(yīng)由慢逐漸加快），待二極管兩端電壓穩(wěn)定而不再上升時(shí)，此電壓值即是二極管的反向擊穿電壓。2、發(fā)光二極管的識(shí)別與檢測(cè)（ 1）單色發(fā)光二極管的檢測(cè) 目測(cè)極性判別紅外發(fā)光二極管的正、負(fù)電極。紅外發(fā)光二極管有兩個(gè)引腳，通常長(zhǎng)引腳為正極， 短引腳為負(fù)極。 因紅外發(fā)光二極管呈透明犬， 所以管殼內(nèi)的電極清晰可見， 內(nèi)部電極較寬較 大的一個(gè)為負(fù)極，而較窄且小的一個(gè)為正極。 用指針式萬用表檢測(cè)極性在萬用表外部附接一節(jié) 1.5V干電池，將萬用表置RX 10或RX 100擋。這種接法就相當(dāng) 于給萬用表串接上了 1.5V電壓，使檢測(cè)電壓增加至 3V（發(fā)光二極管的開啟電壓為 2V）。檢測(cè) 時(shí)，用萬用表兩

10、表筆輪換接觸發(fā)光二極管的兩管腳。 若管子性能良好， 必定有一次能正常發(fā) 光，此時(shí)，黑表筆所接的為正極，紅表筆所接的為負(fù)極。（ 2）紅外發(fā)光二極管的檢測(cè)將萬用表置于 RX 1K擋，測(cè)量紅外發(fā)光二極管的正、反向電阻，通常，正向電阻應(yīng)在30K左右，反向電阻要在 500K以上，這樣的管子才可正常使用。要求反向電阻越大越好。（3）紅外接收二極管的檢測(cè) 識(shí)別管腳極性目測(cè)（從外觀上識(shí)別） 。常見的紅外接收二極管外觀顏色呈黑色。識(shí)別引腳時(shí)，面對(duì)受 光窗口，從左至右， 分別為正極和負(fù)極。 另外，在紅外接收二極管的管體頂端有一個(gè)小斜切 平面，通常帶有此斜切平面一端的引腳為負(fù)極，另一端為正極。用萬用表檢測(cè)（指針式）

11、。將萬用表置于RX 1K擋，用來判別普通二極管正、 負(fù)電極的 方法進(jìn)行檢查， 即交換紅、黑表筆兩次測(cè)量管子兩引腳間的電阻值，正常時(shí)，所得阻值應(yīng)為 一大一小。以阻值較小的一次為準(zhǔn)，紅表筆所接的管腳為負(fù)極，黑表筆所接的管腳為正極。 檢測(cè)性能好壞用萬用表電阻擋測(cè)量紅外接收二極管正、 反向電阻，根據(jù)正、 反向電阻值的大小， 即可 初步判定紅外接收二極管的好壞。3、穩(wěn)壓二極管的識(shí)別與檢測(cè)（ 1）判別穩(wěn)壓二極管的極性目測(cè)（從外形上看） 。金屬封裝穩(wěn)壓二極管管體的正極一端為平面形， 負(fù)極一端為半圓 面形。塑封穩(wěn)壓二極管管體上印有彩色標(biāo)記的一端為負(fù)極，另一端為正極。用萬用表檢測(cè)（指針式） 。測(cè)量的方法與普通二

12、極管相同，即用萬用表RX 1k 檔，將兩表筆分別接穩(wěn)壓二極管的兩個(gè)電極， 測(cè)出一個(gè)結(jié)果后， 再對(duì)調(diào)兩表筆進(jìn)行測(cè)量。 在兩次測(cè)量 結(jié)果中， 阻值較小那一次， 黑表筆接的是穩(wěn)壓二極管的正極， 紅表筆接的是穩(wěn)壓二極管的負(fù) 極。判別穩(wěn)壓二極管的好壞。 若測(cè)得穩(wěn)壓二極管的正、 反向電阻均很小或均為無窮大， 則說 明該二極管已擊穿或開路損壞。（ 2） 穩(wěn)壓值的測(cè)量好的穩(wěn)壓管還要有個(gè)準(zhǔn)確的穩(wěn)壓值， 業(yè)余條件下怎么估測(cè)出這個(gè)穩(wěn)壓值呢？不難， 再去 找一塊指針表來就可以了。方法是：先將一塊表置于RX10k 檔，其黑、紅表筆分別接在穩(wěn)壓管的陰極和陽極， 這時(shí)就模擬出穩(wěn)壓管的實(shí)際工作狀態(tài)， 再取另一塊表置于電壓檔

13、VX10V 或VX 50V （根據(jù)穩(wěn)壓值選量程）上，將紅、黑表筆分別搭接到剛才那塊表的的黑、紅表筆 上，這時(shí)測(cè)出的電壓值就基本上是這個(gè)穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值。 說“基本上”， 是因?yàn)榈谝粔K表對(duì)穩(wěn)壓管的偏置電流相對(duì)正常使用時(shí)的偏置電流稍小些，所以測(cè)出的穩(wěn)壓值會(huì)稍偏大一點(diǎn)，但基本相差不大。這個(gè)方法只可估測(cè)穩(wěn)壓值小于指針表高壓電池電壓的穩(wěn)壓管。如果穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值太高，就只能用外加電源的方法來測(cè)量了（這樣看來，我們?cè)谶x用指針表時(shí)，選用高壓電池電壓為15V的要比9V的更適用些）。穩(wěn)壓二極管的外型與普通二極管相似，極性判斷方法與普通二極管相同。穩(wěn)壓值的判斷：被測(cè)管1.5 k 1030V連續(xù)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源圖1-1

14、8穩(wěn)壓管檢測(cè)也可用低于1000V的兆歐表為穩(wěn)壓二極管提供測(cè)試電源。其方法是：將兆歐表正端與穩(wěn)壓二極管的負(fù)極相接，兆歐表的負(fù)端與穩(wěn)壓二極管的正極相接后，按規(guī)定勻速搖動(dòng)兆歐表手柄，同時(shí)用萬用表監(jiān)測(cè)穩(wěn)壓二極管兩端電壓值（萬用表的電壓檔應(yīng)視穩(wěn)定電壓值的大小而 定），待萬用表的指示電壓指示穩(wěn)定時(shí)，此電壓值便是穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)定電壓值。若測(cè)量穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)定電壓值忽高忽低，則說明該二極管的性不穩(wěn)定。（3）用指針式萬用表檢測(cè) 在R 100或R 1 k 擋測(cè)量 正反向電阻各測(cè)量一次，測(cè)量時(shí)手不要接觸引腳。 一般硅管正向電阻為幾千歐，鍺管正向電阻為幾百歐； 反向電阻為幾百千歐。 正反向電阻相差不大為劣質(zhì)管。 正反

15、向電阻都是無窮大或零則二極管內(nèi)部斷路或短路。圖1-19用指針式萬用表檢測(cè)4、用數(shù)字萬用表檢測(cè)二極管將數(shù)字萬用表撥至“二極管、蜂嗚”擋，紅表筆對(duì)黑表筆有+2 . 8V的電壓，此時(shí)數(shù)字萬用表顯示的是所測(cè)二極管的壓降（單位為mv）。正常情況下，正向測(cè)量時(shí)壓降為 300700, 反向測(cè)量時(shí)為溢出"1”。若正反測(cè)量均顯示“ 000”，說明二極管短路；正向測(cè)量顯示溢出“ 1”，說明二極管開路（某些硅堆正向壓降有可能顯示溢出）。另外，此法可用來辨別硅管和鍺管。若正向測(cè)量的壓降范圍為500800,則所測(cè)二極管為硅管；若壓降范圍為150-300 ,則所測(cè)二極管為鍺管。三極管各結(jié)通斷的判別，NPN和PN

16、P的判斷，各極的判斷均能用此法來進(jìn)行，而且很方便。用數(shù)字式萬用表檢測(cè)：圖1-20用數(shù)字式萬用表檢測(cè)任務(wù)工單任務(wù)名稱半導(dǎo)體二極管的識(shí)別與檢測(cè)序號(hào)日期學(xué)生姓名學(xué)號(hào)班級(jí)任務(wù)載體普通二極管、發(fā)光二極管、穩(wěn)壓二極管檢測(cè)。任務(wù)要求查閱相關(guān)資料，了解二極管的型號(hào)和特性，正確使用萬用表，并檢測(cè)測(cè)量普通二極管、發(fā)光二極管、穩(wěn)壓二極管的正負(fù)極。、資訊1二極管標(biāo)號(hào)、2二極管外形繪圖序號(hào)名稱外形繪圖1普通二極管2單色發(fā)光二極管3紅外發(fā)光二極管4紅外接收二極管5穩(wěn)壓二極管、決策和計(jì)劃1請(qǐng)制定人員分工組長(zhǎng)組號(hào)組員2儒要的資料和檢測(cè)設(shè)備 3請(qǐng)制定二極管識(shí)別和測(cè)量計(jì)劃、實(shí)施（一）二極管的萬用表測(cè)量序號(hào)名稱正向電阻測(cè)量值反向電阻測(cè)量值1普通二極管2單色發(fā)光二極管3紅外發(fā)光二極管4紅外接收二極管5穩(wěn)壓二極管（二）二極管目測(cè)法序號(hào)名稱正極特點(diǎn)描述負(fù)極特點(diǎn)描述1普通二極管2單色發(fā)光二極管3紅外發(fā)光二極管4紅外接收二極管5穩(wěn)壓二極管四、分析萬用表測(cè)量法和目測(cè)法結(jié)果是否一致:五、評(píng)估教師簽字:評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)任務(wù)二半導(dǎo)體二極管識(shí)別與檢測(cè)考核要求與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)考核內(nèi)容權(quán)重考核標(biāo)準(zhǔn)A等分值范圍（80100）C等分值范圍（6070分）普通二極管測(cè)量20%能正確識(shí)別普通二極管的 正負(fù)極，測(cè)量普通二極管正 負(fù)偏置電阻阻值，能說明普 通二極管的特性。能正確識(shí)別普通二極管的 正負(fù)極