二極管知識(shí)大全7頁word文檔

1、封面二極管的結(jié)構(gòu)特性 1二極管的工作原理 2二極管的分類 3-4二極管的主要技術(shù)參數(shù)指標(biāo) 5.二極管的主要作用 6怎樣選擇合適的二極管 7時(shí)間：2019-2-241二極管的結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體二極管主要由一個(gè)PN結(jié)加上電極、引出斷線和管殼構(gòu)成的。P型半導(dǎo)體引出的電極為二極管的正極，N型半導(dǎo)體引出的電極為負(fù)極。二極管的基本特性與PN結(jié)的基本特性相同。圖1結(jié)構(gòu)圖（可雙擊該圖用 AUTOCAD件觀看）2二極管的特性普通二極管最顯著的特點(diǎn)是其單向?qū)щ娦?，根?jù)此特性二極管常用于電子線路中，起到整流、檢波、穩(wěn)壓等作用，二極管的特性曲線如圖2。圖2典型二極管的特性曲線及其分區(qū)3工作原理二極管的基本原理是根據(jù)二極管的伏

2、安特性，正向?qū)ǚ聪蚪刂?，可將雙向變化的交流電轉(zhuǎn)換成單向脈動(dòng)的直流電，此轉(zhuǎn)換過程稱為整流；利用PN結(jié)反向擊穿時(shí)，電流在較大的范圍內(nèi)變化而端電壓基本不變的特性，制成特殊二極管，稱為穩(wěn)壓二極管。3.1 2 中1區(qū)為正向死區(qū)。PN結(jié)上加了正向偏壓但仍無電流，該區(qū)寬度隨材料而不同： 硅管是0.5V,鑄管是0.7V。3.2 2 中2區(qū)為正向?qū)▍^(qū)。PN結(jié)上加了正向偏壓后，正向電流呈指數(shù)規(guī)律明顯上升。3.3 2中3區(qū)為反向截止區(qū)。PN結(jié)上加了較大的反向偏壓后，在很大的電壓范圍內(nèi)維持一個(gè)很小 的固定的反向漏電流。3.4 2中4區(qū)為反向擊穿區(qū)。PN結(jié)上加了較大的反向偏壓后，在某個(gè)電壓值上，PN結(jié)被擊穿引起迅速

3、上升的反向電流。一般的整流、檢波二極管一到此區(qū)就被加在其上的高壓大電流燒毀。但是， 專門設(shè)計(jì)用來工作在此區(qū)的二極管，只要設(shè)法將熱量及時(shí)導(dǎo)出，同時(shí)在電路中限制電流的最大值，它就可以正常工作，一般應(yīng)用該區(qū)的二極管是專門生產(chǎn)的穩(wěn)壓二極管。4二極管的分類4.1 二極管按制造材料不同，分為硅和錯(cuò)二極管。表1列出了兩種材料的區(qū)別。表1 兩種材料的區(qū)別制造材料夕匕區(qū)電壓值反向電流級(jí)別硅材料0.5VuA級(jí)錯(cuò)材料0.7VmA級(jí)4.2按結(jié)構(gòu)不同分為點(diǎn)接觸型（管腳式）和面接觸型（表面安裝式） 表2列出了不同接觸型的區(qū)別表2點(diǎn)接觸型和面接觸的區(qū)別接觸形式封裝形式結(jié)面積反向電壓和大電流承受 能力高頻特 性應(yīng)用場合點(diǎn)接觸

4、型管腳式小小好高頻檢波、數(shù)字 電路開關(guān)、小電 流整流面接觸型表回安裝式大大差低頻電路開關(guān)、 大電流整流4.3按作用不同分為普通二極管、穩(wěn)壓二極管、變?nèi)荻O管、光電二極管、肖特基二極管、發(fā)光二極 管及激光二極管。4.1.1 二極管主要是根據(jù)二極管在正向?qū)ǚ聪蚪刂沟奶匦?，可將雙向變化的交流電轉(zhuǎn)換成單向脈動(dòng)的直流電，在電路中起到整流以及數(shù)字開關(guān)的作用。4.1.2 穩(wěn)壓二極管利用PN結(jié)反向擊穿特性來進(jìn)行穩(wěn)定電壓。在反向擊穿工作狀態(tài)下，只要流過穩(wěn)壓二極管的反向電流不超過管子的最大允許值，PN結(jié)就不會(huì)過熱燒壞，且能長期工作。4.1.3 變?nèi)荻O管該管的結(jié)電容隨反向電壓的增加而減小，同一管子的最大電容和最

5、小電容之比為5: 1。變?nèi)荻O管在高頻技術(shù)（通信、視頻）中有廣泛的應(yīng)用。4.1.4 光電二極管光電二極管的結(jié)構(gòu)也是一個(gè)PN結(jié)，但在PN結(jié)處的管殼上方備有一個(gè)窗口能接受外部的光照。它被廣泛應(yīng)用于電光子技術(shù)中，將光信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)。也應(yīng)用于光耦中，起到隔離強(qiáng)弱 電的作用。4.1.5 發(fā)光二極管發(fā)光二極管通常加入元素周期表中出、V族元素的化合物半導(dǎo)體，如神化錢、磷化錢等制成。這種二極管在通入正向電流時(shí)，發(fā)出紅、黃、綠等可見光。這是由于電子與空穴直接復(fù)合而放出能量的結(jié)果。在發(fā)光二極管的基礎(chǔ)上，又可制成激光二極管，它發(fā)射的是紅外線。現(xiàn)在 遙控器上應(yīng)用的就是這種二極管。描述：紅外發(fā)射管HS5100專用號(hào)為

6、：0201910390000784.1.6 肖特基二極管第II頁這種二極管是金屬和雜質(zhì)半導(dǎo)體接觸而形成的結(jié)加上電極引線封裝而成，也具有單向?qū)щ娦?。這種管子 基于肖特基效應(yīng)原理 制成，故稱為肖特基二極管，這種管子特點(diǎn)是存儲(chǔ)電荷非常 少，因此在正向?qū)ㄞD(zhuǎn)換為反向截止時(shí)所需開關(guān)時(shí)間很短。這種管子死區(qū)電壓很小。該二極管 常用于混頻與檢波，以及數(shù)字電路。圖形符號(hào)如下表3:4.4.1安裝玻璃式(單位：mm圖示如表4。表4 安裝玻璃式單位：mm工封裝LLDS ( LL-34 )111-1()尺寸A3. 4尺寸B1. 5目前常用的RLS4148二極管就是這種規(guī)格的二極管。4.4.2腳式(單位：mrm圖示如表5

7、。表5 安裝腳式單位：mmAi_JIIJ封裝MSD(DO-34)GSD(DO-35)MSR (DO-41) 小型尺寸A2. 73. 73. 0尺寸B1 . 81 . 82. 5目前我們選用的IN4148 (020191039000008)二極管就是 GSD(DO-35)這種規(guī)格的二極管。4.4.3表面安裝式模壓型(單位：mrm圖不如表6。第III 頁表6安裝模壓不單位；mm封裝規(guī)格（系列）1=ER=E1LEdEMD系列(1608)封裝EMD2(SOD-523 )EMD3(SOT-416 )EMD4尺寸A1.21.61.6尺寸B0.80.81.2UMD系列(2019)封裝UMD2(SOD-323

8、 )UMD3(SOT-323 )UMD4(SOT-343 )尺寸A1.72.02.0尺寸B1.251.251.25SSD系歹1(2913)封裝SSD3(SOT-23)尺寸A2.9尺寸B1.3SMD系列(2916)封裝SMD3(SOT-346)SMD4(SC-61A)尺寸A2.92.9尺寸B1.61.6PMDU 系列(2616)封裝PMDU(SOD-123)尺寸A2.6尺寸B1.6PMDS 系列(4526)封裝DMDS(SOD-106)尺寸A4.5第IV頁尺寸B2.65二極管的主要參數(shù)指標(biāo)：（環(huán)境溫度為25C）5.1 開關(guān)二極管參數(shù)5.1.1 最大整流電流If指二極管在一定散熱條件下長期工作時(shí)，

9、所允許流過的最大正向平均電流。它由PN結(jié)的結(jié)面積和散熱條件決定。5.1.2 最大反向工作電壓峰值 UR指二極管運(yùn)行時(shí)允許承受的最大反向電壓。通常將二極管的擊穿電壓的一般定為UR。5.1.3 反向電流IR指在室溫和最大反向工作電壓下的反向電流。其值越小，二極管的單向?qū)щ娦栽胶?。環(huán)境 溫度對(duì)IR影響很大，使用時(shí)要充分注意。5.1.4 最高工作頻率 f max該值由PN結(jié)的結(jié)電容大小來決定。超過此值，二極管的導(dǎo)電性能變差，甚至?xí)蜗?導(dǎo)電性。當(dāng)二極管工作在高頻環(huán)境下才考慮。5.1.5 導(dǎo)通時(shí)間trr二極管在有正向電壓加于PN結(jié)，到二極管導(dǎo)通的時(shí)間。5.2 穩(wěn)壓二極管（又稱齊納二極管）主要應(yīng)考慮以

10、下幾個(gè)參數(shù)：5.2.1 穩(wěn)定電壓Uz指穩(wěn)壓管反向電壓為規(guī)定值時(shí)，穩(wěn)壓管兩端的電壓。對(duì)于同一型號(hào)的穩(wěn)壓管，UZ的值也不完全相同，一般給出一個(gè)范圍，如2口的勺UZ范圍為6.1 V -6.5V 。5.2.2 最大穩(wěn)定電流Iz維持穩(wěn)定電壓的工作的電流。它是在一個(gè)范圍內(nèi)變化的，當(dāng)工作電流低于此值時(shí)，穩(wěn) 壓效果很差，甚至不能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓。5.2.3 穩(wěn)態(tài)電阻Rz定義為Rz= A UZ/ A I Zo RZ值越小，穩(wěn)定性越好。5.2.4 最大允許耗散功率 Pzmax管子不致過熱而損壞 PN結(jié)所允許的最大功率損耗。公式如下：Pzmax=ZI ZMAX5.2.5 溫度系數(shù)aa是UZ隨溫度變化的大小。定義 a =A

11、UZ/ A TX 100% 對(duì)于穩(wěn)壓管，UZ小于4V時(shí)a為 負(fù)，UZ大于7V時(shí)a為正；4VWaW 7V時(shí)，a最小。結(jié)型二極管中損耗的功率是VdX I D,使結(jié)溫升高。溫度對(duì)二極管的特性是有影響的。所以結(jié)溫必須保持遠(yuǎn)小于 300C,以免破壞內(nèi)部金屬化層及焊接合金。膨脹與收縮會(huì)在不同材料的界面上產(chǎn)生高剪切力。溫度太高時(shí)，本 征載流子濃度太高，不利于正常工作。廠家一般規(guī)定了最大容許結(jié)溫。其典型值對(duì)錯(cuò)二極管 是100 C,對(duì)硅二極管是 175 C。5.2.6 限流電阻的選擇因?yàn)榉€(wěn)定電流IZ的取值是一個(gè)范圍， 故限流電阻R可在一個(gè)范圍內(nèi)取值。 為保證穩(wěn)壓 電路可靠地工作，R的選擇應(yīng)保證IZ在正常工作范圍

12、內(nèi)。設(shè)穩(wěn)壓二極管所允許的最小工作電 流為Izmin ,最大工作電流為Izmax ,電網(wǎng)電壓最高時(shí)整流濾波電路的輸出電壓為Uimax,最低時(shí)為Uimin ;負(fù)載電流的最大值為 lomax,最小為lomin。根據(jù)下列公式可計(jì)算出R的取值范圍：(Uimax-Uz) / (lomin+Izmax ) <R< (Uimax-Uz) / (lomax+Izmin )。6二極管的主要作用6.1 整流作用利用二極管的單向?qū)щ娦裕蓪㈦p向變化的交流電轉(zhuǎn)換成單向脈動(dòng)直流電。整流二極管應(yīng)用 于單向半波整流電路、單向橋式整流電路及倍壓整流電路中。6.2 穩(wěn)壓作用經(jīng)整流濾波后的直流電壓，不能保證是穩(wěn)定的。因

13、為整流濾波電路存在內(nèi)阻，當(dāng)負(fù)載電阻改 變時(shí)輸出的直流電壓會(huì)隨之改變，因此在整流濾波電路后必須采用能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定直流電壓作用 的電路，即直流穩(wěn)壓電路。7怎樣選擇合適的二極管7.1 整流二極管7.1.1 單向半波整流電路如圖3所示，在單向半波整流電路中，加于整流電路的交流電壓和流過二極管二極管導(dǎo) 通時(shí)壓降幾乎為零。流經(jīng)二極管的電流即負(fù)載電流Io ;二極管截止時(shí)承受電壓為反向電壓，其最大值為 1.414U2。圖3單向半波整流電路圖示所以選擇二極管時(shí)應(yīng)滿足以下條件：Iom >Io ; Urm>1.414U2。(即 Iom>0.45Uo/R l； URm>1.414U2)式中：I O

14、M為二極管最大整流電流；URM-為二極管最大反向峰值電壓；I O為電路負(fù)載電流；U2為變壓器輸出電壓；R為直流負(fù)載電阻。7.1.2單向橋式整流電路如圖1-4所示，在橋式整流電路中，二極管兩兩輪流導(dǎo)通，即在一個(gè)電源周期內(nèi)，每對(duì)工 作半個(gè)周期，所以流過每個(gè)管子的平均電流為10,每半個(gè)周期二極管承受的最大反向電壓峰值為1.414U2。電 網(wǎng) 電 壓圖4單相橋式整流電路示圖橋式整流電路對(duì)二極管的要求是：Iom>1/2Io=0.45Uo/Rl;式中：I OMURMI 0-U2-UR2 1.414U2一為二極管最大整流電流； 一為二極管大反向峰值電壓;-為電路負(fù)載電流；-為變壓器輸出電壓；為直流負(fù)載電阻。7.2穩(wěn)壓二極管Iz 。7.2.1 選擇穩(wěn)壓管主要參數(shù)是穩(wěn)定電壓值Uz和最大穩(wěn)定反向電流值VDz圖5穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓管的工作原理如圖5,圖中Ui為輸入電壓，U0為輸出穩(wěn)壓電壓，IR=IZ+Io, R為限流電阻,穩(wěn)壓過程可以簡述為：UiUo(Uz)IzIRURUo第VII頁7.2.2 限流電阻的選擇因?yàn)榉€(wěn)定電流IZ的取