二極管知識培訓(xùn)

1、電子元器件系列知識-二極管二極管的特性與應(yīng)用幾乎在所有的電子電路中，都要用到半導(dǎo)體二極管，它在許多的電路中起 著重要的作用，它是誕生最早的半導(dǎo)體器件之一，其應(yīng)用也非常廣泛。二極管的工作原理晶體二極管為一個由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體形成的p-n結(jié)，在其界面處 兩側(cè)形成空間電荷層，并建有自建電場。當不存在外加電壓時，由于p-n結(jié)兩邊 載流子濃度差引起的擴散電流和自建電場引起的漂移電流相等而處于電平衡狀 態(tài)。當外界有正向電壓偏置時，外界電場和自建電場的互相抑消作用使載流子的 擴散電流增加引起了正向電流。當外界有反向電壓偏置時，外界電場和自建電場 進一步加強，形成在一定反向電壓范圍內(nèi)與反向偏置電壓值無關(guān)

2、的反向飽和電流 10。當外加的反向電壓高到一定程度時，p-n結(jié)空間電荷層中的電場強度達到臨界 值產(chǎn)生載流子的倍增過程，產(chǎn)生大量電子空穴對，產(chǎn)生了數(shù)值很大的反向擊穿電 流，稱為二極管的擊穿現(xiàn)象。二極管的類型二極管種類有很多，按照所用的半導(dǎo)體材料，可分為鍺二極管（Ge管）和 硅二極管（Si管）。根據(jù)其不同用途，可分為檢波二極管、整流二極管、穩(wěn)壓二 極管、開關(guān)二極管等。按照管芯結(jié)構(gòu)，又可分為點接觸型二極管、面接觸型二極 第1頁管及平面型二極管。點接觸型二極管是用一根很細的金屬絲壓在光潔的半導(dǎo)體晶 片表面，通以脈沖電流，使觸絲一端與晶片牢固地燒結(jié)在一起，形成一個“PN結(jié)”。 由于是點接觸，只允許通過較

3、小的電流（不超過幾十毫安），適用于高頻小電流 電路，如收音機的檢波等。面接觸型二極管的“PN結(jié)”面積較大，允許通過較大 的電流（幾安到幾十安），主要用于把交流電變換成直流電的“整流”電路中。 平面型二極管是一種特制的硅二極管，它不僅能通過較大的電流，而且性能穩(wěn)定 可靠，多用于開關(guān)、脈沖及高頻電路中。二極管的導(dǎo)電特性二極管最重要的特性就是單方向?qū)щ娦?。在電路中，電流只能從二極管的 正極流入，負極流出。下面通過簡單的實驗說明二極管的正向特性和反向特性。正向特性。在電子電路中，將二極管的正極接在高電位端，負極接在低電位端，二極管 就會導(dǎo)通，這種連接方式，稱為正向偏置。必須說明，當加在二極管兩端的正向

4、 電壓很小時，二極管仍然不能導(dǎo)通，流過二極管的正向電流十分微弱。只有當正 向電壓達到某一數(shù)值（這一數(shù)值稱為“門檻電壓”，鍺管約為0.2V，硅管約為0.6V） 以后，二極管才能直正導(dǎo)通。導(dǎo)通后二極管兩端的電壓基本上保持不變（鍺管約 為0.3V，硅管約為0.7V），稱為二極管的“正向壓降”。反向特性。在電子電路中，二極管的正極接在低電位端，負極接在高電位端，此時二極管中幾乎沒有電流流過，此時二極管處于截止狀態(tài)，這種連接方式，稱為反向 偏置。二極管處于反向偏置時，仍然會有微弱的反向電流流過二極管，稱為漏電 流。當二極管兩端的反向電壓增大到某一數(shù)值，反向電流會急劇增大，二極管將 失去單方向?qū)щ娞匦?，這

5、種狀態(tài)稱為二極管的擊穿。二極管的主要參數(shù)：用來表示二極管的性能好壞和適用范圍的技術(shù)指標，稱為二極管的參數(shù)。 不同類型的二極管有不同的特性參數(shù)。對初學(xué)者而言，必須了解以下幾個主要參 數(shù)：1、額定正向工作電流是指二極管長期連續(xù)工作時允許通過的最大正向電流值。因為電流通過管 子時會使管芯發(fā)熱，溫度上升，溫度超過容許限度（硅管為140左右，鍺管為90 左右）時，就會使管芯過熱而損壞。所以，二極管使用中不要超過二極管額定正 向工作電流值。例如，常用的IN4001-4007型鍺二極管的額定正向工作電流為1A。2、最高反向工作電壓加在二極管兩端的反向電壓高到一定值時，會將管子擊穿，失去單向?qū)щ?能力。為了保

6、證使用安全，規(guī)定了最高反向工作電壓值。例如，IN4001二極管反 向耐壓為50V，IN4007反向耐壓為1000V。3、反向電流反向電流是指二極管在規(guī)定的溫度和最高反向電壓作用下，流過二極管的 反向電流。反向電流越小，管子的單方向?qū)щ娦阅茉胶谩Ｖ档米⒁獾氖欠聪螂娏?與溫度有著密切的關(guān)系，大約溫度每升高10，反向電流增大一倍。例如2AP1型鍺 二極管，在25時反向電流若為250uA，溫度升高到35,反向電流將上升到500uA， 依此類推，在75時，它的反向電流已達8mA，不僅失去了單方向?qū)щ娞匦?，還會 使管子過熱而損壞。又如，2CP10型硅二極管，25時反向電流僅為5uA，溫度升高 到75時，反

7、向電流也不過160uA。故硅二極管比鍺二極管在高溫下具有較好的穩(wěn) 定性。測試二極管的好壞初學(xué)者在業(yè)余條件下可以使用萬用表測試二極管性能的好壞。測試前先把 萬用表的轉(zhuǎn)換開關(guān)撥到歐姆檔的RX1K檔位（注意不要使用RX1檔，以免電流過大 燒壞二極管），再將紅、黑兩根表筆短路，進行歐姆調(diào)零。1、正向特性測試把萬用表的黑表筆（表內(nèi)正極）搭觸二極管的正極，紅表筆（表內(nèi)負極） 搭觸二極管的負極。若表針不擺到0值而是停在標度盤的中間，這時的阻值就是 二極管的正向電阻，一般正向電阻越小越好。若正向電阻為0值，說明管芯短路 損壞，若正向電阻接近無窮大值，說明管芯斷路。短路和斷路的管子都不能使用。2、反向特性測試把

8、萬且表的紅表筆搭觸二極管的正極，黑表筆搭觸二極管的負極，若表針 指在無窮大值或接近無窮大值，管子就是合格的。二極管的應(yīng)用1、整流二極管利用二極管單向?qū)щ娦?，可以把方向交替變化的交流電變換成單一方向的 脈動直流電。2、開關(guān)元件二極管在正向電壓作用下電阻很小，處于導(dǎo)通狀態(tài)，相當于一只接通的開關(guān)；在 反向電壓作用下，電阻很大，處于截止狀態(tài)，如同一只斷開的開關(guān)。利用二極管 的開關(guān)特性，可以組成各種邏輯電路。3、限幅元件二極管正向?qū)ê螅恼驂航祷颈３植蛔儯ü韫転?.7V,鍺管為0.3V）。利用這一特性，在電路中作為限幅元件，可以把信號幅度限制在一定范 圍內(nèi)。4、繼流二極管在開關(guān)電源的電感中和繼電

9、器等感性負載中起繼流作用。5、檢波二極管在收音機中起檢波作用。6、變?nèi)荻O管使用于電視機的高頻頭中。半導(dǎo)體的特性半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能比導(dǎo)體差而比絕緣體強。實際上，半導(dǎo)體與導(dǎo)體、絕緣體的區(qū)別在不僅在于導(dǎo)電能力的不同，更重要的是半導(dǎo)體具有獨特的性能（特性）。在純凈的半導(dǎo)體中適當?shù)負饺胍欢ǚN類的極微量的雜質(zhì)，半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能就 會成百萬倍的增加一-這是半導(dǎo)體最顯著、最突出的特性。例如，晶體管就是利用 這種特性制成的。當環(huán)境溫度升高一些時，半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力就顯著地增加；當環(huán)境溫度下降一 些時，半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力就顯著地下降。這種特性稱為“熱敏”，熱敏電阻就是 利用半導(dǎo)體的這種特性制成的。當有光線照射在某些半

10、導(dǎo)體時，這些半導(dǎo)體就像導(dǎo)體一樣，導(dǎo)電能力很強；當 沒有光線照射時，這些半導(dǎo)體就像絕緣體一樣不導(dǎo)電，這種特性稱為“光敏”。 例如，用作自動化控制用的“光電二極管”、“光電三極管”和光敏電阻等，就 是利用半導(dǎo)體的光敏特性制成的。由此可見，溫度和光照對晶體管的影響很大。因此，晶體管不能放在高溫 和強烈的光照環(huán)境中。在晶體管表面涂上一層黑漆也是為了防止光照對它的影響。 最后，明確一個基本概驗：所謂半導(dǎo)體材料，是一種晶體結(jié)構(gòu)的材料，故“半導(dǎo) 體”又叫“晶體”。P性半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體-前面講過，在純凈的半導(dǎo)體中加入一定類型的微 量雜質(zhì)，能使半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力成百萬倍的增加。加入了雜質(zhì)的半導(dǎo)體可以分為 兩種類

11、型：一種雜質(zhì)加到半導(dǎo)體中去后，在半導(dǎo)體中會產(chǎn)生大量的帶負電荷的自 由電子，這種半導(dǎo)體叫做“N型半導(dǎo)體”（也叫“電子型半導(dǎo)體”）；另一種雜質(zhì) 加到半導(dǎo)體中后，會產(chǎn)生大量帶正電荷的“空穴”，這種半導(dǎo)體叫“P型半導(dǎo)體” （也叫“空穴型半導(dǎo)體”）。例如，在純凈的半導(dǎo)體鍺中，加入微量的雜質(zhì)銻，就能形成N型半導(dǎo)體。同樣，如果在純凈的鍺中，加入微量的雜質(zhì)銦，就形成P 型半導(dǎo)體。一個PN結(jié)構(gòu)成晶體二極管-設(shè)法把P型半導(dǎo)體（有大量的帶正電荷的空穴）和N型半導(dǎo)體（有大量的帶負電荷的自由電子）結(jié)合在一起，見圖1所示。圖1在p型半導(dǎo)體的N型半導(dǎo)體相結(jié)合的地方，就會形成一個特殊的薄層，這個 特殊的薄層就叫“PN結(jié)”。晶

12、體二極管實際上就是由一個PN結(jié)構(gòu)成的（見圖1）。例如，收音機中應(yīng)用的晶體二極管，其觸絲（即觸針）部分相當于P型半導(dǎo) 體，N型鍺片就是N型半導(dǎo)體，他們之間的接觸面就是PN結(jié)。P端（或P端引出 線）叫晶體二極管的正端（也稱正極）。N端（或N端引出線）叫晶體二極管的負 端（也稱負極）。如果像圖2那樣，把正端連接電池的正極，把負端接電池的負極，這是PN結(jié) 的電阻值就小到只有幾百歐姆了。因此，通過PN結(jié)的電流（I=U/R）就很大。這第8頁樣的連接方法（圖2a）叫“正向連接”。正向連接時，晶體管二極管（或PN結(jié)） 兩端承受的電壓叫“正向電壓”；處在正向電壓下，二極管（或PN結(jié)）的電阻叫 “正向電阻”，在正

13、向電壓下，通過二極管（或PN結(jié)）的電流叫“正向電流”。很明顯，因為晶體二極管的正向電阻很?。◣装贇W姆），在一定正向電壓下，正 向電流（I=U/R）就會很大-這表明在正向電壓下，二極管（或PN結(jié)）具有像 導(dǎo)體一樣的導(dǎo)電本領(lǐng)。圖2a圖2b反過來，如果把P端接到電池的負極，N端接到電池的正極（見圖2b）。這 時PN結(jié)的電阻很大（大到幾百千毆），電流（I=U/R）幾乎不能通過二極管，或 者說通過的電流很微弱。這樣的連接方法叫“反向連接”。反向連接時，晶體管 二極管（或PN結(jié)）兩端承受的電壓叫“反向電壓”；處在反向電壓下，二極管（或 PN結(jié)）的電阻叫“反向電阻”，在反向電壓下，通過二極管（或PN結(jié)）的電

14、流叫 “反向電流”。顯然，因為晶體二極管的正向電阻很大（幾百千歐姆），在一定 的反向電壓下，正向電流（I=U/R）就會很小，甚至可以忽略不計，-這表明在 一定的反向電壓下，二極管（或PN結(jié)）幾乎不導(dǎo)電。上敘實驗說明這樣一個結(jié)論：晶體二極管（或PN結(jié)）具有單向?qū)щ娞匦?。晶體二極管用字母“D”代表，在電路中常用圖3的符號表示，即表示電流（正 電荷）只能順著箭頭方向流動，而不能逆著箭頭方向流動。圖3是常用的晶體二 極管的外形及符號。圖3利用二極管的單向?qū)щ娦钥梢杂脕碚鳎▽⒔涣麟娮兂芍绷麟姡┖蜋z波（從高頻或中頻電信號取出音頻信號）以及變頻（如把高頻變成固定的中頻465千周）等。PN結(jié)的極間電容PN結(jié)

15、的P型和N型兩快半導(dǎo)體之間構(gòu)成一個電容量很小 的電容，叫做“極間電容”（如圖4所示）。由于電容抗隨頻率的增高而減小。 所以，PN結(jié)工作于高頻時，高頻信號容易被極間電容或反饋而影響PN結(jié)的工作。 但在直流或低頻下工作時，極間電容對直流和低頻的阻抗很大，故一般不會影響 PN結(jié)的工作性能。PN結(jié)的面積越大，極間電容量越大，影響也約大，這就是面接 觸型二極管（如整流二極管）和低頻三極管不能用于高頻工作的原因IF.電容晶體二極管的主要參數(shù)1、最高工作頻率fM （MC） 二極管能承受的最高頻率。通過PN結(jié)交流電頻率 高于此值，二極管接不能正常工作。2、最高反向工作電壓VRM（V）二極管長期正常工作時，所允

16、許的最高反壓。 若越過此值，PN結(jié)就有被擊穿的可能，對于交流電來說，最高反向工作電壓也就 是二極管的最高工作電壓。3、最大整流電流IOM（mA）-二極管能長期正常工作時的最大正向電流。因為 電流通過二極管時就要發(fā)熱，如果正向電流越過此值，二極管就會有燒壞的危險。 所以用二極管整流時，流過二極管的正向電流（既輸出直流）不允許超過最大整 流電流。半導(dǎo)體二極管的分類一、根據(jù)構(gòu)造分類半導(dǎo)體二極管主要是依靠PN結(jié)而工作的。與PN結(jié)不可分割的點接觸型和肖 特基型，也被列入一般的二極管的范圍內(nèi)。包括這兩種型號在內(nèi)，根據(jù)PN結(jié)構(gòu)造 面的特點，把晶體二極管分類如下： 點接觸型二極管點接觸型二極管是在鍺或硅材料的

17、單晶片上壓觸一根金屬針后，再通過電流 第11頁法而形成的。因此，其PN結(jié)的靜電容量小，適用于高頻電路。但是，與面結(jié)型相 比較，點接觸型二極管正向特性和反向特性都差，因此，不能使用于大電流和整 流。因為構(gòu)造簡單，所以價格便宜。對于小信號的檢波、整流、調(diào)制、混頻和限 幅等一般用途而言，它是應(yīng)用范圍較廣的類型。鍵型二極管鍵型二極管是在鍺或硅的單晶片上熔接或銀的細絲而形成的。其特性介于點 接觸型二極管和合金型二極管之間。與點接觸型相比較，雖然鍵型二極管的PN結(jié) 電容量稍有增加，但正向特性特別優(yōu)良。多作開關(guān)用，有時也被應(yīng)用于檢波和電 源整流（不大于50mA）。在鍵型二極管中，熔接金絲的二極管有時被稱金鍵

18、型， 熔接銀絲的二極管有時被稱為銀鍵型。合金型二極管在N型鍺或硅的單晶片上，通過合金銦、鋁等金屬的方法制作PN結(jié)而形成的。 正向電壓降小，適于大電流整流。因其PN結(jié)反向時靜電容量大，所以不適于高頻 檢波和高頻整流。擴散型二極管在高溫的P型雜質(zhì)氣體中，加熱N型鍺或硅的單晶片，使單晶片表面的一部 變成P型，以此法PN結(jié)。因PN結(jié)正向電壓降小，適用于大電流整流。最近，使 用大電流整流器的主流已由硅合金型轉(zhuǎn)移到硅擴散型。臺面型二極管PN結(jié)的制作方法雖然與擴散型相同，但是，只保留PN結(jié)及其必要的部分，把 不必要的部分用藥品腐蝕掉。其剩余的部分便呈現(xiàn)出臺面形，因而得名。初期生 產(chǎn)的臺面型，是對半導(dǎo)體材料使

19、用擴散法而制成的。因此，又把這種臺面型稱為 擴散臺面型。對于這一類型來說，似乎大電流整流用的產(chǎn)品型號很少，而小電流開關(guān)用的產(chǎn)品型號卻很多。平面型二極管在半導(dǎo)體單晶片（主要地是N型硅單晶片）上，擴散P型雜質(zhì)，利用硅片表 面氧化膜的屏蔽作用，在N型硅單晶片上僅選擇性地擴散一部分而形成的PN結(jié)。 因此，不需要為調(diào)整PN結(jié)面積的藥品腐蝕作用。由于半導(dǎo)體表面被制作得平整， 故而得名。并且，PN結(jié)合的表面，因被氧化膜覆蓋，所以公認為是穩(wěn)定性好和壽 命長的類型。最初，對于被使用的半導(dǎo)體材料是采用外延法形成的，故又把平面 型稱為外延平面型。對平面型二極管而言，似乎使用于大電流整流用的型號很少， 而作小電流開關(guān)

20、用的型號則很多。合金擴散型二極管它是合金型的一種。合金材料是容易被擴散的材料。把難以制作的材料通過 巧妙地摻配雜質(zhì)，就能與合金一起過擴散，以便在已經(jīng)形成的PN結(jié)中獲得雜質(zhì)的 恰當?shù)臐舛确植?。此法適用于制造高靈敏度的變?nèi)荻O管。外延型二極管用外延面長的過程制造PN結(jié)而形成的二極管。制造時需要非常高超的技術(shù)。 因能隨意地控制雜質(zhì)的不同濃度的分布，故適宜于制造高靈敏度的變?nèi)荻O管。 肖特基二極管基本原理是：在金屬（例如鉛）和半導(dǎo)體（N型硅片）的接觸面上，用已形成 的肖特基來阻擋反向電壓。肖特基與PN結(jié)的整流作用原理有根本性的差異。其耐 壓程度只有40V左右。其特長是：開關(guān)速度非?？欤悍聪蚧謴?fù)時間tr

21、r特別地短。 因此，能制作開關(guān)二極和低壓大電流整流二極管。二、根據(jù)用途分類檢波用二極管就原理而言，從輸入信號中取出調(diào)制信號是檢波，以整流電流的大?。?00mA） 作為界線通常把輸出電流小于100mA的叫檢波。鍺材料點接觸型、工作頻率可達 400MHz，正向壓降小，結(jié)電容小，檢波效率高，頻率特性好，為2AP型。類似點 觸型那樣檢波用的二極管，除用于檢波外，還能夠用于限幅、削波、調(diào)制、混頻、 開關(guān)等電路。也有為調(diào)頻檢波專用的特性一致性好的兩只二極管組合件。整流用二極管就原理而言，從輸入交流中得到輸出的直流是整流。以整流電流的大?。?00mA）作為界線通常把輸出電流大于100mA的叫整流。面結(jié)型，工

22、作頻率小于 KHz，最高反向電壓從25伏至3000伏分AX共22檔。分類如下：硅半導(dǎo)體整 流二極管2CZ型、硅橋式整流器QL型、用于電視機高壓硅堆工作頻率近100KHz 的2CLG型。限幅用二極管大多數(shù)二極管能作為限幅使用。也有象保護儀表用和高頻齊納管那樣的專用 限幅二極管。為了使這些二極管具有特別強的限制尖銳振幅的作用，通常使用硅 材料制造的二極管。也有這樣的組件出售：依據(jù)限制電壓需要，把若干個必要的 整流二極管串聯(lián)起來形成一個整體。調(diào)制用二極管通常指的是環(huán)形調(diào)制專用的二極管。就是正向特性一致性好的四個二極管的 組合件。即使其它變?nèi)荻O管也有調(diào)制用途，但它們通常是直接作為調(diào)頻用。 混頻用二極

23、管使用二極管混頻方式時，在50010,000Hz的頻率范圍內(nèi)，多采用肖特基型 和點接觸型二極管。放大用二極管用二極管放大，大致有依靠隧道二極管和體效應(yīng)二極管那樣的負阻性器件的 放大，以及用變?nèi)荻O管的參量放大。因此，放大用二極管通常是指隧道二極管、 體效應(yīng)二極管和變?nèi)荻O管。開關(guān)用二極管有在小電流下（10mA程度）使用的邏輯運算和在數(shù)百毫安下使用的磁芯激勵 用開關(guān)二極管。小電流的開關(guān)二極管通常有點接觸型和鍵型等二極管，也有在高 溫下還可能工作的硅擴散型、臺面型和平面型二極管。開關(guān)二極管的特長是開關(guān) 速度快。而肖特基型二極管的開關(guān)時間特短，因而是理想的開關(guān)二極管。2AK型點 接觸為中速開關(guān)電路用

24、；2CK型平面接觸為高速開關(guān)電路用；用于開關(guān)、限幅、鉗 位或檢波等電路；肖特基（SBD）硅大電流開關(guān)，正向壓降小，速度快、效率高。 變?nèi)荻O管用于自動頻率控制（AFC）和調(diào)諧用的小功率二極管稱變?nèi)荻O管。日本廠 商方面也有其它許多叫法。通過施加反向電壓，使其PN結(jié)的靜電容量發(fā)生變化。 因此，被使用于自動頻率控制、掃描振蕩、調(diào)頻和調(diào)諧等用途。通常，雖然是采 用硅的擴散型二極管，但是也可采用合金擴散型、外延結(jié)合型、雙重擴散型等特 殊制作的二極管，因為這些二極管對于電壓而言，其靜電容量的變化率特別大。 結(jié)電容隨反向電壓VR變化，取代可變電容，用作調(diào)諧回路、振蕩電路、鎖相環(huán)路， 常用于電視機高頻頭的頻

25、道轉(zhuǎn)換和調(diào)諧電路，多以硅材料制作。頻率倍增用二極管對二極管的頻率倍增作用而言，有依靠變?nèi)荻O管的頻率倍增和依靠階躍（即 急變）二極管的頻率倍增。頻率倍增用的變?nèi)荻O管稱為可變電抗器，可變電抗 器雖然和自動頻率控制用的變?nèi)荻O管的工作原理相同，但電抗器的構(gòu)造卻能承 受大功率。階躍二極管又被稱為階躍恢復(fù)二極管，從導(dǎo)通切換到關(guān)閉時的反向恢 復(fù)時間trr短，因此，其特長是急速地變成關(guān)閉的轉(zhuǎn)移時間顯著地短。如果對階 躍二極管施加正弦波，那么，因tt（轉(zhuǎn)移時間）短，所以輸出波形急驟地被夾斷， 故能產(chǎn)生很多高頻諧波。穩(wěn)壓二極管是代替穩(wěn)壓電子二極管的產(chǎn)品。被制作成為硅的擴散型或合金型。是反向擊 穿特性曲線急驟

26、變化的二極管。作為控制電壓和標準電壓使用而制作的。二極管 工作時的端電壓（又稱齊納電壓）從3V左右到150V，按每隔10%，能劃分成許多 等級。在功率方面，也有從200mW至100W以上的產(chǎn)品。工作在反向擊穿狀態(tài)，硅 材料制作，動態(tài)電阻RZ很小，一般為2CW型；將兩個互補二極管反向串接以減少 溫度系數(shù)則為2DW型。PIN 型二極管（PIN Diode）這是在P區(qū)和N區(qū)之間夾一層本征半導(dǎo)體（或低濃度雜質(zhì)的半導(dǎo)體）構(gòu)造的 晶體二極管。PIN中的I是“本征”意義的英文略語。當其工作頻率超過100MHz 時，由于少數(shù)載流子的存貯效應(yīng)和“本征”層中的渡越時間效應(yīng)，其二極管失去 整流作用而變成阻抗元件，并

27、且，其阻抗值隨偏置電壓而改變。在零偏置或直流 反向偏置時，“本征”區(qū)的阻抗很高；在直流正向偏置時，由于載流子注入“本 征”區(qū)，而使“本征”區(qū)呈現(xiàn)出低阻抗狀態(tài)。因此，可以把PIN二極管作為可變 阻抗元件使用。它常被應(yīng)用于高頻開關(guān)（即微波開關(guān)）、移相、調(diào)制、限幅等電 路中。雪崩二極管（Avalanche Diode）它是在外加電壓作用下可以產(chǎn)生高頻振蕩的晶體管。產(chǎn)生高頻振蕩的工作原 理是欒的：利用雪崩擊穿對晶體注入載流子，因載流子渡越晶片需要一定的時間， 所以其電流滯后于電壓，出現(xiàn)延遲時間，若適當?shù)乜刂贫稍綍r間，那么，在電流 和電壓關(guān)系上就會出現(xiàn)負阻效應(yīng)，從而產(chǎn)生高頻振蕩。它常被應(yīng)用于微波領(lǐng)域的

28、振蕩電路中。江崎二極管（Tunnel Diode）它是以隧道效應(yīng)電流為主要電流分量的晶體二極管。其基底材料是砷化鎵和 鍺。其P型區(qū)的N型區(qū)是高摻雜的（即高濃度雜質(zhì)的）。隧道電流由這些簡并態(tài) 半導(dǎo)體的量子力學(xué)效應(yīng)所產(chǎn)生。發(fā)生隧道效應(yīng)具備如下三個條件：費米能級位 于導(dǎo)帶和滿帶內(nèi)；空間電荷層寬度必須很窄（0.01微米以下）；簡并半導(dǎo)體P 型區(qū)和N型區(qū)中的空穴和電子在同一能級上有交疊的可能性。江崎二極管為雙端 子有源器件。其主要參數(shù)有峰谷電流比（IP/PV）,其中，下標“P”代表“峰”； 而下標“V”代表“谷”。江崎二極管可以被應(yīng)用于低噪聲高頻放大器及高頻振蕩 器中（其工作頻率可達毫米波段），也可以被

29、應(yīng)用于高速開關(guān)電路中?？焖訇P(guān)斷（階躍恢復(fù)）二極管（Step Recovary Diode）它也是一種具有PN結(jié)的二極管。其結(jié)構(gòu)上的特點是：在PN結(jié)邊界處具有陡 峭的雜質(zhì)分布區(qū)，從而形成“自助電場”。由于PN結(jié)在正向偏壓下，以少數(shù)載流 子導(dǎo)電，并在PN結(jié)附近具有電荷存貯效應(yīng)，使其反向電流需要經(jīng)歷一個“存貯時 間”后才能降至最小值（反向飽和電流值）。階躍恢復(fù)二極管的“自助電場”縮 短了存貯時間，使反向電流快速截止，并產(chǎn)生豐富的諧波分量。利用這些諧波分 量可設(shè)計出梳狀頻譜發(fā)生電路?？焖訇P(guān)斷（階躍恢復(fù)）二極管用于脈沖和高次諧 波電路中。肖特基二極管 （Schottky Barrier Diode）它是

30、具有肖特基特性的“金屬半導(dǎo)體結(jié)”的二極管。其正向起始電壓較低。 其金屬層除材料外，還可以采用金、鉬、鎳、鈦等材料。其半導(dǎo)體材料采用硅或 砷化鎵，多為N型半導(dǎo)體。這種器件是由多數(shù)載流子導(dǎo)電的，所以，其反向飽和 電流較以少數(shù)載流子導(dǎo)電的PN結(jié)大得多。由于肖特基二極管中少數(shù)載流子的存貯 效應(yīng)甚微，所以其頻率響僅為RC時間常數(shù)限制，因而，它是高頻和快速開關(guān)的理 想器件。其工作頻率可達100GHz。并且，MIS (金屬一絕緣體一半導(dǎo)體)肖特基二 極管可以用來制作太陽能電池或發(fā)光二極管。阻尼二極管具有較高的反向工作電壓和峰值電流，正向壓降小，高頻高壓整流二極管， 用在電視機行掃描電路作阻尼和升壓整流用。瞬

31、變電壓抑制二極管TVP管，對電路進行快速過壓保護，分雙極型和單極型兩種，按峰值功率(500W -5000W)和電壓(8.2V200V)分類。雙基極二極管(單結(jié)晶體管)兩個基極，一個發(fā)射極的三端負阻器件，用于張馳振蕩電路，定時電壓讀出 電路中，它具有頻率易調(diào)、溫度穩(wěn)定性好等優(yōu)點。發(fā)光二極管用磷化鎵、磷砷化鎵材料制成，體積小，正向驅(qū)動發(fā)光。工作電壓低，工作 電流小，發(fā)光均勻、壽命長、可發(fā)紅、黃、綠單色光。三、根據(jù)特性分類點接觸型二極管，按正向和反向特性分類如下。一般用點接觸型二極管這種二極管正如標題所說的那樣，通常被使用于檢波和整流電路中，是正 向和反向特性既不特別好，也不特別壞的中間產(chǎn)品。命SD

32、34、SD46、1N34A等等 屬于這一類。高反向耐壓點接觸型二極管是最大峰值反向電壓和最大直流反向電壓很高的產(chǎn)品。使用于高壓電路的檢 波和整流。這種型號的二極管一般正向特性不太好或一般。在點接觸型鍺二極管 中，有SD38、1N38A、OA81等等。這種鍺材料二極管，其耐壓受到限制。要求更 高時有硅合金和擴散型。高反向電阻點接觸型二極管正向電壓特性和一般用二極管相同。雖然其反方向耐壓也是特別地高，但反 向電流小，因此其特長是反向電阻高。使用于高輸入電阻的電路和高阻負荷電阻 的電路中，就鍺材料高反向電阻型二極管而言，SD54、1N54A等等屬于這類二極管。 高傳導(dǎo)點接觸型二極管它與高反向電阻型相

33、反。其反向特性盡管很差，但使正向電阻變得足夠小。 對高傳導(dǎo)點接觸型二極管而言，有SD56、1N56A等等。對高傳導(dǎo)鍵型二極管而言， 能夠得到更優(yōu)良的特性。這類二極管，在負荷電阻特別低的情況下，整流效率較 高。肖特基二極管SBD肖特基勢壘二極管SBD（Schottky Barrier Diode，簡稱肖特基二極管）是近年來 間世的低功耗、大電流、超高速半導(dǎo)體器件。其反向恢復(fù)時間極短（可以小到幾 納秒），正向?qū)▔航祪H0.4V左右，而整流電流卻可達到幾千安培。這些優(yōu)良特 性是快恢復(fù)二極管所無法比擬的。中、小功率肖特基整流二極管大多采用封裝形 式。結(jié)構(gòu)原理肖特基二極管是貴金屬（金、銀、鋁、鉑等）A為

34、正極，以N型半導(dǎo)體B為負極，利用二者接觸面上形成的勢壘具有整流特性而制成的多屬-半導(dǎo)體器件。因為N型半導(dǎo)體中存在著大量的電子，貴金屬中僅有極少量的自由電子，所以電第19頁子便從濃度高的B中向濃度低的A中擴散。顯然，金屬A中沒有空穴，也就不存 在空穴自A向B的擴散運動。隨著電子不斷從B擴散到A，B表面電子濃度表面逐 漸降輕工業(yè)部，表面電中性被破壞，于是就形成勢壘，其電場方向為B-A。但在 該電場作用之下，A中的電子也會產(chǎn)生從A-B的漂移運動，從而消弱了由于擴散 運動而形成的電場。當建立起一定寬度的空間電荷區(qū)后，電場引起的電子漂移運 動和濃度不同引起的電子擴散運動達到相對的平衡，便形成了肖特基勢壘

35、。(a)加正偏壓(b)加負偏壓典型的肖特基整流管的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)如圖1所示。它是以N型半導(dǎo)體為基片，在上面形成用砷作摻雜劑的N-外延層。陽極(阻檔層)金屬材料是鉬。二氧化硅(SiO2)用來消除邊緣區(qū)域的電場，提高管子的耐壓值。N型基片具有很小的通態(tài)電阻，其摻雜濃度較H-層要高100%倍。在基片下邊形成N+陰極層，其作用是第20頁減小陰極的接觸電阻。通過調(diào)整結(jié)構(gòu)參數(shù)，可在基片與陽極金屬之間形成合適的 肖特基勢壘，當加上正偏壓E時，金屬A和N型基片B分別接電源的正、負極， 此時勢壘寬度Wo變窄。加負偏壓-E時，勢壘寬度就增加，見圖2。綜上所述，肖特基整流管的結(jié)構(gòu)原理與PN結(jié)整流管有很大的區(qū)別通常將P

36、N 結(jié)整流管稱作結(jié)整流管，而把金屬-半導(dǎo)管整流管叫作肖特基整流管，近年來，采 用硅平面工藝制造的鋁硅肖特基二極管也已問世，這不僅可節(jié)省貴金屬，大幅度 降低成本，還改善了參數(shù)的一致性。肖特基整流管僅用一種載流子（電子）輸送電荷，在勢壘外側(cè)無過剩少數(shù) 載流子的積累，因此，不存在電荷儲存問題（Qrr0），使開關(guān)特性獲得時顯改 善。其反向恢復(fù)時間已能縮短到10ns以內(nèi)。但它的反向耐壓值較低，一般不超過 去時100V。因此適宜在低壓、大電流情況下工作。利用其低壓降這特點，能提高 低壓、大電流整流（或續(xù)流）電路的效率。性能比較表1列出了肖特基二極管現(xiàn)超快恢復(fù)二極管、快恢復(fù)二極管、硅高頻整流 二極管、硅高速

37、開關(guān)二極管的性能比較。由表可見，硅高速開關(guān)二極管的trr雖 極低，但平均整流電流很小，不能作大電流整流用。檢測方法下面通過一個實例來介紹檢測肖特基二極管的方法。檢測內(nèi)容包括：識 別電極；檢查管子的單向?qū)щ娦?；測正向?qū)航礦F；測量反向擊穿電壓VBR。被測管為B82-004型肖特基管，共有三個管腳，外形如圖4所示，將管腳 按照從左至右順序編上序號、。選擇500型萬用表的RX1檔進行測量，全部數(shù)據(jù)整理成表2。半導(dǎo)體器件名稱典型產(chǎn)品型 號平均監(jiān) 流電流 L(A)正向?qū)妷悍聪蚧?復(fù)時間Gr(ns)反向峰值電壓rRM(v)典型值 rF(v)最大值S(V)肖特基二極管161CMQ0501600.40.

38、81.5最大可達7-8封裝性質(zhì)密封不透氣透氣價格貴便宜TVS的選用選用TVS的步驟如下：確定待保護電路的直流電壓或持續(xù)工作電壓。如果是交流電，應(yīng)計算出最 大值，即用有效值*1.414。2S的反向變位電壓即工作電壓（VRWM）選擇TVS的VRWM等于或大于上述步 驟1所規(guī)定的操作電壓。這就保證了在正常工作條件下TVS吸收的電流可忽略不 計，如果步驟1所規(guī)定的電壓高于TVS的VRWM ,TVS將吸收大量的漏電流而處于雪 崩擊穿狀態(tài)，從而影響電路的工作。最大峰值脈沖功率：確定電路的干擾脈沖情況根據(jù)干擾脈沖的波形、脈沖 持續(xù)時間,確定能夠有效抑制該干擾的TVS峰值脈沖功率。所選TVS的最大箝位電壓（V

39、C）應(yīng)低于被保護電路所允許的最大承受電壓。單極性還是雙極性-常常會出現(xiàn)這樣的誤解即雙向TVS用來抑制反向浪涌脈沖，其實并非如此。雙向TVS用于交流電或來自正負雙向脈沖的場合。TVS有時也 用于減少電容。如果電路只有正向電平信號，那麼單向TVS就足夠了。TVS操作方 式如下：正向浪涌時,TVS處于反向雪崩擊穿狀態(tài)；反向浪涌時，TVS類似正向偏 置二極管一樣導(dǎo)通并吸收浪涌能量。在低電容電路里情況就不是這樣了。應(yīng)選用 雙向TVS以保護電路中的低電容器件免受反向浪涌的損害。如果知道比較準確的浪涌電流IPP，那么可以利用VC來確定其功率，如果 無法確定功率的概范圍，一般來說，選擇功率大一些比較好?？旎謴?fù)

40、二極管（FRD）、超快恢復(fù)二極管（SRD）快恢復(fù)二極管FRD（Fast Recovery Diode）是近年來問世的新型半導(dǎo)體器 件，具有開關(guān)特性好，反向恢復(fù)時間短、正向電流大、體積小、安裝簡便等優(yōu)點。 超快恢復(fù)二極管SRD （Superfast Recovery Diode），則是在快恢復(fù)二極管基礎(chǔ)上 發(fā)展而成的，其反向恢復(fù)時間trr值已接近于肖特基二極管的指標。它們可廣泛 用于開關(guān)電源、脈寬調(diào)制器（PWM）、不間斷電源（UPS）、交流電動機變頻調(diào)速 （VVVF）、高頻加熱等裝置中，作高頻、大電流的續(xù)流二極管或整流管，是極有 發(fā)展前途的電力、電子半導(dǎo)體器件。1.性能特點（1）反向恢復(fù)時間反向恢復(fù)時間tr的定義是：電流通過零點由正向轉(zhuǎn)換到規(guī)定低值的時間間隔。 它是衡量高頻續(xù)流及整流器件性能的重要技術(shù)指標。反向恢復(fù)電流的波形如圖1 所示。IF為正向電流，IRM為最大反向恢復(fù)電流。Irr為反向恢復(fù)電流，通常規(guī)定 Irr=0.1IRM。當tWt0時，正向電流I=IF。當tt0時，由于整流器件上的正向第42頁