汽車電工基礎(chǔ)二極管

1、一、半導(dǎo)體材料一、半導(dǎo)體材料 按照導(dǎo)電能力的不同，物質(zhì)分為導(dǎo)體、半按照導(dǎo)電能力的不同，物質(zhì)分為導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體。導(dǎo)體和絕緣體。 1.金、銀、銅、鋁等金屬材料都是良導(dǎo)體，電阻率在金、銀、銅、鋁等金屬材料都是良導(dǎo)體，電阻率在10-6cm10-4cm之間；之間； 2.云母、塑料、陶瓷、橡膠等絕緣物質(zhì)的電阻率在云母、塑料、陶瓷、橡膠等絕緣物質(zhì)的電阻率在1010cm以上；以上； 3.半導(dǎo)體的電阻率一般在半導(dǎo)體的電阻率一般在10-3cm109cm之間。之間。 常用的半導(dǎo)體材料為硅常用的半導(dǎo)體材料為硅Si、鍺、鍺Ge、砷化鎵、砷化鎵GaAs等。等。一、概述一、概述1.1分類分類（1）按結(jié)構(gòu)：點(diǎn)接觸型，面

2、接觸型，平面型。）按結(jié)構(gòu)：點(diǎn)接觸型，面接觸型，平面型。（2）按功能：整流二極管）按功能：整流二極管 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管 發(fā)光二極管發(fā)光二極管 檢波二極管檢波二極管 開(kāi)關(guān)二極管開(kāi)關(guān)二極管 等等。等等。1.2電路符號(hào)電路符號(hào)陰極陽(yáng)極 D二極管的一般符號(hào)二極管的一般符號(hào) 二極管的符號(hào)二極管的符號(hào)發(fā)光二極管發(fā)光二極管 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管 光電二極管光電二極管 變?nèi)荻O管變?nèi)荻O管 隧道二極管隧道二極管 溫度效應(yīng)溫度效應(yīng)二極管二極管 t 雙向擊穿二極管雙向擊穿二極管 磁敏二極管磁敏二極管 體效應(yīng)二極管體效應(yīng)二極管 雙向二極管雙向二極管 交流開(kāi)關(guān)二極管交流開(kāi)關(guān)二極管1. 目測(cè)判別極性目測(cè)判別極性觸絲觸

3、絲半導(dǎo)體片半導(dǎo)體片二、半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)二、半導(dǎo)體結(jié)構(gòu) 1、本征半導(dǎo)體、本征半導(dǎo)體 化學(xué)成分純凈的半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體化學(xué)成分純凈的半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體 2、雜質(zhì)半導(dǎo)體、雜質(zhì)半導(dǎo)體 在本征半導(dǎo)體中摻入無(wú)價(jià)雜質(zhì)元素在本征半導(dǎo)體中摻入無(wú)價(jià)雜質(zhì)元素eg：磷：磷 可形成可形成N型半導(dǎo)體，稱電子型半導(dǎo)體。型半導(dǎo)體，稱電子型半導(dǎo)體。 在本征半導(dǎo)體中摻入三價(jià)雜質(zhì)元素在本征半導(dǎo)體中摻入三價(jià)雜質(zhì)元素eg：硼，：硼，可形成可形成P型半導(dǎo)體，也稱空穴型半導(dǎo)體。型半導(dǎo)體，也稱空穴型半導(dǎo)體。PN結(jié)及其特性結(jié)及其特性 1、PN結(jié)的形成二二、伏安特性伏安特性1 1、正向?qū)?、正向?qū)ü瑁汗瑁?.5 V 鍺：鍺： 0.1 V伏安特性

4、曲線伏安特性曲線開(kāi)啟電壓：開(kāi)啟電壓：Uth導(dǎo)通電壓：導(dǎo)通電壓：UD硅：硅：0.7 V 鍺：鍺： 0.2V2 2、反向截止、反向截止反向飽和電流反向飽和電流 IS反向擊穿電壓反向擊穿電壓 U（BR）最高反向工作電壓最高反向工作電壓UR：是二極管工：是二極管工作時(shí)允許外加的最高反向電壓。為避作時(shí)允許外加的最高反向電壓。為避免二極管反向擊穿，通常免二極管反向擊穿，通常UR為擊穿為擊穿電壓電壓U（BR）的一半。的一半。 二極管是非線性元件二極管是非線性元件三、二極管的等效電路三、二極管的等效電路1 1、理想模型、理想模型 二極管伏安特性具有非線性，分析電路時(shí)，常用線二極管伏安特性具有非線性，分析電路時(shí)

5、，常用線性元件所構(gòu)成的電路等效代替。性元件所構(gòu)成的電路等效代替。（1）理想二極管模型：正向?qū)▔航禐椋├硐攵O管模型：正向?qū)▔航禐榱悖聪蚪刂闺娏鳛榱?。零，反向截止電流為零。uiui例題：二極管限幅電路如圖所示，二極管的導(dǎo)通電壓例題：二極管限幅電路如圖所示，二極管的導(dǎo)通電壓UD約為約為0.7V. （1）當(dāng)）當(dāng)ui分別為分別為-3V, 0V, +3V時(shí)，求輸出電壓時(shí)，求輸出電壓uo的的值。值。 （2）當(dāng)）當(dāng)ui =5sinwt時(shí)，畫(huà)出輸出電壓時(shí)，畫(huà)出輸出電壓uo的波形。的波形。1（1）當(dāng)）當(dāng)ui=-3V, 二極管承受二極管承受-1V電壓截止，電壓截止， Uo =-3V； （2）當(dāng)）當(dāng)ui=0V

6、, 二極管承受二極管承受+2V電壓導(dǎo)通，電壓導(dǎo)通， Uo =0.7+（-2）=-1.3V； （3）當(dāng)）當(dāng)ui=3V, 二極管承受二極管承受+5V電壓導(dǎo)通，電壓導(dǎo)通， Uo =0.7+（-2）=-1.3V；2 當(dāng)當(dāng)ui+2V0.7， ui-1.3V, 二極管導(dǎo)通二極管導(dǎo)通2 2、開(kāi)關(guān)電路、開(kāi)關(guān)電路例：如圖，利用二極例：如圖，利用二極管理想模型求：當(dāng)管理想模型求：當(dāng)vI1和和vI2為為0V或或5V時(shí)，在時(shí)，在不同的組合情況下，不同的組合情況下，輸出電壓輸出電壓vo5V都為都為0V,都導(dǎo)通，輸出都導(dǎo)通，輸出0.7V.V1=0V,V2=5V,D1先導(dǎo)先導(dǎo)通，輸出通，輸出0.7V.都為都為5V,截止，輸

7、出截止，輸出5V.五、穩(wěn)壓二極管五、穩(wěn)壓二極管1 1、伏安特性、伏安特性u(píng)iUZIZminiuDZ符號(hào)：符號(hào)：反向特性：反向特性：當(dāng)當(dāng)I IZmin時(shí)，電壓變化量很小，時(shí)，電壓變化量很小，當(dāng)穩(wěn)壓二極管工作在反向擊當(dāng)穩(wěn)壓二極管工作在反向擊穿狀態(tài)下穿狀態(tài)下, ,工作電流工作電流I IZ Z在在I IZMZM和和I Izminzmin之間變化時(shí)之間變化時(shí), ,其兩端電壓其兩端電壓近似為常數(shù)近似為常數(shù). .所以穩(wěn)壓電路中必須串聯(lián)一個(gè)所以穩(wěn)壓電路中必須串聯(lián)一個(gè)電阻來(lái)限制電流，從而保證穩(wěn)電阻來(lái)限制電流，從而保證穩(wěn)壓管正常工作。壓管正常工作。UIDZIRIZILRLRUZ+-minmaxZZZIII保證穩(wěn)壓

8、管有穩(wěn)保證穩(wěn)壓管有穩(wěn)壓效果必須：壓效果必須：六、其它類型二極管六、其它類型二極管1、發(fā)光二極管、發(fā)光二極管具有單向?qū)щ娦?；加正向電壓時(shí)導(dǎo)通就發(fā)光。具有單向?qū)щ娦裕患诱螂妷簳r(shí)導(dǎo)通就發(fā)光。導(dǎo)通時(shí)電壓比普通二極管大。電流越大，發(fā)光導(dǎo)通時(shí)電壓比普通二極管大。電流越大，發(fā)光越強(qiáng)。注意不要超過(guò)極限參數(shù)。越強(qiáng)。注意不要超過(guò)極限參數(shù)。發(fā)光的顏色取決于所用材料。發(fā)光的顏色取決于所用材料。發(fā)光二極管符號(hào)2 2、肖特基二極管（用在電源制作中）、肖特基二極管（用在電源制作中）2. 用萬(wàn)用表檢測(cè)二極管用萬(wàn)用表檢測(cè)二極管在在 R 100或或 R 1 k 擋測(cè)量擋測(cè)量紅表筆紅表筆是是( (表內(nèi)電源表內(nèi)電源) )負(fù)極負(fù)極，

9、黑表筆黑表筆是是( (表內(nèi)電源表內(nèi)電源) )正極正極。 正反向電阻各測(cè)量一次，正反向電阻各測(cè)量一次， 測(cè)量時(shí)手不要接觸引腳。測(cè)量時(shí)手不要接觸引腳。( (1) ) 用指針式萬(wàn)用表檢測(cè)用指針式萬(wàn)用表檢測(cè)一般硅管正向電阻為幾千歐，鍺一般硅管正向電阻為幾千歐，鍺管正向電阻為幾百歐；反向電阻為管正向電阻為幾百歐；反向電阻為幾百千歐。幾百千歐。 正反向電阻相差不大為劣質(zhì)管。正反向電阻相差不大為劣質(zhì)管。正反向電阻都是無(wú)窮大或零則正反向電阻都是無(wú)窮大或零則二極管內(nèi)部斷路或短路。二極管內(nèi)部斷路或短路。 1k 0 0 0 本頁(yè)有動(dòng)畫(huà)本頁(yè)有動(dòng)畫(huà)設(shè)置，每點(diǎn)擊鼠設(shè)置，每點(diǎn)擊鼠標(biāo)，演示一步。標(biāo)，演示一步。若兩次阻值相差很

10、大，說(shuō)明該若兩次阻值相差很大，說(shuō)明該二極管二極管性能良好；性能良好；2 2如果兩次測(cè)量的阻值都很小，說(shuō)明二極管已經(jīng)如果兩次測(cè)量的阻值都很小，說(shuō)明二極管已經(jīng)擊穿；擊穿；3 3如果兩次測(cè)量的阻值都很大，說(shuō)明二極如果兩次測(cè)量的阻值都很大，說(shuō)明二極管內(nèi)部已經(jīng)斷路。管內(nèi)部已經(jīng)斷路。4 4兩次測(cè)量的阻值相差不大，說(shuō)明二極管性能欠佳兩次測(cè)量的阻值相差不大，說(shuō)明二極管性能欠佳。在這些情況下，二極管在這些情況下，二極管就不能使用了。就不能使用了。 ( (2) ) 用數(shù)字式萬(wàn)用表檢測(cè)用數(shù)字式萬(wàn)用表檢測(cè)紅紅表筆是表筆是( (表內(nèi)電源表內(nèi)電源) )正極，正極，黑黑表筆是表筆是( (表內(nèi)電源表內(nèi)電源) )負(fù)極。負(fù)極。2

11、k20k200k2M20M200 在在 擋進(jìn)行測(cè)量，當(dāng)擋進(jìn)行測(cè)量，當(dāng) PN 結(jié)完結(jié)完好且正偏時(shí)，顯示值為好且正偏時(shí)，顯示值為PN 結(jié)兩端結(jié)兩端的正向壓降的正向壓降 ( (V) )。反偏時(shí)，顯示反偏時(shí)，顯示 。604020 0.02 0.0400.40.82550iD / mAuD / ViD / mAuD / V0.2 0.4 25 50510150.010.020硅二極管硅二極管的特性的特性 鍺二極管鍺二極管的特性的特性 604020 0.0200.42550iD / mAuD / V20 C90 C溫度對(duì)二極管溫度對(duì)二極管特性的影響特性的影響 發(fā)光二極管的特性發(fā)光二極管的特性 u /Vi

12、/mAO2工作條件：工作條件：正向偏置正向偏置工作電流工作電流 : 幾毫安幾毫安 幾十幾十 毫安毫安導(dǎo)通電壓導(dǎo)通電壓 : ( 1 2) VuiO暗電流暗電流E = 200 lxE = 400 lx工作條件：工作條件： 反向偏置反向偏置光敏二極管的特性光敏二極管的特性 整流二極管整流二極管1.特點(diǎn) 用于把交流電變成脈動(dòng)直流電，一般都是面接觸型的，通常采用硅材料制成，多為塑料封裝和金屬封裝。2.應(yīng)用 最普遍的應(yīng)用時(shí)將220V市電經(jīng)其整流后轉(zhuǎn)換成所需的脈動(dòng)直流電。一般 由四個(gè)二極管構(gòu)成橋式整流電 路檢波二極管檢波二極管1.特點(diǎn) 檢波二極管的作用是把調(diào)制信號(hào)中的音頻信號(hào)或是圖像信號(hào)取出來(lái)。工作頻率高，多采用點(diǎn)接觸型結(jié)構(gòu)，玻璃封裝。2.應(yīng)用 檢波二極管一般選用2AP系列和進(jìn)口的1N60、1N34、1S34等型號(hào)。穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管1.特點(diǎn) 穩(wěn)壓電路中的穩(wěn)壓任務(wù)是由穩(wěn)壓二極管來(lái)完成的。它是一種用于穩(wěn)定電壓，且工作在反向擊穿狀態(tài)下的二極管。2.應(yīng)用 應(yīng)用最多的電路時(shí)直流穩(wěn)壓 電路，穩(wěn)壓電路應(yīng)用極為廣 泛，家電產(chǎn)品采用的很多。1.特點(diǎn) 又叫光電二極管，是一種將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的二極管。給其加反向偏置電壓時(shí)，二極