二極管課件教案資料

第三(dìsān)講半導體二極管第一頁，共25頁。晶體(jīngtǐ)二極管的知識全解1.普通二極管的基礎知識2.二極管的工作原理3.二極管故障(gùzhàng)處理方法解說4.二極管重要特性第二頁，共25頁。1.普通(pǔtōng)二極管基礎知識二極管分類(fēnlèi)劃分方法及種類解說

按功能劃分普通二極管常見的二極管整流二極管專門用于整流的二極管發(fā)光二極管專用于指示信號的二極管,能發(fā)出可見光穩(wěn)壓二極管專門用于穩(wěn)壓的二極管光敏二極管對光有敏感作用的二極管按照材料劃分硅二極管硅材料二極管,常用的二極管鍺二極管鍺材料二極管按外部封裝材料劃分塑封二極管大量使用的二極管使用這種封裝材料金屬封裝二極管大功率整流二極管采用這種封裝材料玻璃封裝二極管檢波二極管采用這種封裝材料第三頁，共25頁。二極管外形特征：1）二極管共有(ɡònɡyǒu)兩個引腳,兩個引腳軸向伸出；2）二極管的體積不大,比一般電阻要小些；3）部分二極管的外殼上標有二極管電路符號.正極，電流從正極流向負極此三角形表示電流方向電流方向負極二極管外形(wàixínɡ)特征和電路符號二極管電路符號(fúhào)識圖信息二極管只有兩個引腳:電路符號(fúhào)中已表示出了這兩個引腳；電路符號(fúhào)中表示出二極管的正負極性:三角形底邊這端為正極，另一端為負極。第四頁，共25頁。二極管電路符號功能不同(bùtónɡ)，電路符號也不同(bùtónɡ)。下表是幾種常用二極管的電路符號它的電路符號與普通二極管電路符號不同之處在于(zàiyú)負極表示方式不同。穩(wěn)壓(wěnyā)二極管符號在普通二極管符號的基礎上，用箭頭形象的表示了這種二極管能夠發(fā)光。發(fā)光二極管符號比較新舊兩種符號的不同之處是，三角形老符號要涂黑，新符號不涂黑.舊電路符號電路符號中表示出兩根引腳，通過三角形表示正極、負極引腳.新電路符號解說名稱電路符號第五頁，共25頁。二極管結構(jiégòu)二極管采用(cǎiyòng)兩種不同特性的半導體材料制成，一塊是P型半導體，另一塊是N型半導體，通過特殊工藝使兩塊半導體連接在一起，在它們的界面處形成了一個PN結，所以二極管的基本(jīběn)結構是PN結，特性也就是PN結特性。二極管的兩根引腳分別引出于兩個半導體材料，從P型材料上引出正極性引腳，從N型材料上引出負極性引腳。二極管工作原理P型半導體N型半導體＋＋＋＋＋－－－－－N型材料端是負極性引腳P型材料端是正極性引腳耗盡區(qū)PN結第六頁，共25頁。二極管有導通和截止兩種工作狀態(tài)。而且導通和截止有一定的工作條件。如果給二極管的正極加上高于負極的電壓，稱為二極管的正向偏置電壓，當該電壓達到一定數(shù)值時二極管導通，導通后二極管相當于一個導體，電阻(diànzǔ)很小，相當于接通，如圖所示。二極管導通的條件：正向(zhènɡxiànɡ)偏置電壓;正向(zhènɡxiànɡ)偏置電壓大到一定程度，對于硅管而言0.7V，對于鍺管而言為0.2V。電流從VD1正極流過負極IR1VD1+-二極管正極為正電壓，處于正向偏置狀態(tài)E1IR1VD1二極管導通通路E1二極管導通后，在回路中的電流流向(liúxiànɡ)是從正極流向(liúxiànɡ)負極，不能從負極流向(liúxiànɡ)正極，否則二極管已經(jīng)損壞。二極管正向?qū)üぷ髟淼谄唔?，?5頁。如果(rúguǒ)給二極管正極加的電壓低于負極加的電壓，稱為二極管的反向偏置電壓。給二極管加反向偏置電壓后，二極管截止，二極管兩引腳間電阻很大，相當于開路。如圖所示，只要是反向電壓二極管就沒有電流流動，如果(rúguǒ)反向電壓過大，二極管會擊穿，電流從負極流向正極，說明二極管已經(jīng)損壞。綜上所述，給二極管加上一定(yīdìng)正向電壓二極管處于導通狀態(tài)，給二極管加上反向電壓時，二極管處于截止狀態(tài)。(正向?qū)?，反向截?二極管截止狀態(tài)工作(gōngzuò)原理R1VD1+-二極管正極為負電壓，反向偏置狀態(tài)二極管截止，為開路，回路中沒有電流R1VD1E1E1第八頁，共25頁。二極管導通和截止工作(gōngzuò)狀態(tài)判斷方法分析二極管工作狀態(tài)時，應判斷二極管是導通還是截止。下表是二極管工作狀態(tài)識別方法，表中，“＋”表示正極性電壓(diànyā)，“－”表示負極性電壓(diànyā)。電壓極性及狀態(tài)工作狀態(tài)正向偏置電壓足夠大二極管正向?qū)ǎ瑑梢_間電阻很小.正向偏置電壓不夠大二極管不足以正向?qū)?，兩引腳間內(nèi)阻還比較大.反向偏置電壓不太大二極管截止，兩個引腳之間的內(nèi)阻很大.反向偏置電壓很大二極管反向擊穿，兩引腳之間內(nèi)阻很小，二極管無單向?qū)щ娦?，二極管損壞.+-+-第九頁，共25頁。二極管主要參數(shù)參數(shù)名稱符號解說最大整流電流Im是指二極管長時間正常工作下，允許通過二極管的最大正向電流值。反向電流Ico是指二極管加上規(guī)定的反向偏置電壓情況下，同過二極管的反向電流值。最大反向工作電壓Urm二極管工作時承受最大的反向電壓值，它約等于反向擊穿電壓的一半。最高工作頻率Fm二極管保持良好的工作特性的最高頻率。第十頁，共25頁。常見(chánɡjiàn)二極管外形第十一頁，共25頁。常見(chánɡjiàn)二極管外形普通(pǔtōng)二極管檢波(jiǎnbō)二極管橋整二極管開關二極管快速整流二極管第十二頁，共25頁。常見(chánɡjiàn)二極管外形發(fā)光(fāɡuānɡ)二極管金封二極管金封可控硅穩(wěn)壓(wěnyā)二極管第十三頁，共25頁。二極管正負(zhènɡfù)引腳表示方法電路符號極性標注正極負極外殼上標出電路符號色點標注正極負極常見的標注形式負極引腳正極引腳銀色環(huán)表示負極引腳外形特征識別二極管極性方法正極負極第十四頁，共25頁。二極管故障種類(zhǒnglèi)和特征故障名稱故障特征開路二極管正、負極之間已經(jīng)斷開，正向和反向電阻均為無窮大。二極管開路后，它的負極沒有電壓輸出。擊穿二極管正負極間已經(jīng)通路，正反向電阻一樣大。二極管擊穿后，不一定表現(xiàn)為正負極間電阻為零，會有一些電阻值。負極沒有正常信號電壓輸出，會出現(xiàn)電路過流故障。正向電阻變大二極管正向電阻太大，信號在二極管上壓降增大，造成負極輸出信號電壓下降，二極管會因為發(fā)熱而損壞。性能變劣二極管沒有開路和擊穿等明顯故障，但性能變劣不能很好的地起作用，使電路穩(wěn)定性變差，或造成輸出信號電壓下降。2.二極管故障處理(chǔlǐ)方法第十五頁，共25頁。二極管的四種檢測(jiǎncè)方法1.脫開電路正向檢測法：用萬用表的R×10Ω檔，黑表筆接二極管的正極，紅表筆接二極管的負極，此時表針應向右偏轉(zhuǎn)一個(yīɡè)很大的角度，所指示阻值較小。此時阻值越小越好。Ω∞0R×10Ω擋測量正向電阻解說幾十到幾KΩ說明二極管正向電阻正常。正向電阻為零或遠小于幾歐姆說明二極管已經(jīng)擊穿。幾百KΩ正向電阻很大，說明二極管已經(jīng)開路。幾十KΩ二極管正向電阻較大，正向特性不好。測量時表針不穩(wěn)定測量時表針不能穩(wěn)定在某一阻值上，二極管穩(wěn)定性能差。第十六頁，共25頁。2.脫開電路反向檢測法：用萬用表的R×10K檔，黑表筆接二極管的極負，紅表筆接二極管的正極，此時表針應向右偏轉(zhuǎn)一個很小的角度，所指示阻值(zǔzhí)較大。此時阻值(zǔzhí)越大越好。Ω∞0R×10K擋測量反向電阻解說數(shù)百KΩ說明二極管反向電阻正常。反向電阻為零說明二極管已經(jīng)擊穿。遠小于幾百KΩ二極管反向電阻小，反向特性不好。表針不動穩(wěn)壓管已開路；開關和整流管正常。測量時表針不穩(wěn)定二極管穩(wěn)定性能變差。第十七頁，共25頁。3.斷電(duàndiàn)在路檢測法：該方法與測量阻值(zǔzhí)判斷方法、二極管脫開電路檢測方法基本相似。（1）測量正向電阻受外電路的影響低于測量反向電阻受外電路的影響。（2）當測量結果受到懷疑時，應脫開電路后測量。4.通電(tōngdiàn)在路檢測法：通電情況下測量二極管的導通管壓降。電路通電后，萬用表直流電壓2.5V擋，紅表筆接二極管的正極，黑表筆接二極管的負極。測試結果解說如表：類型、管壓降解說硅二極管0.6V說明二極管工作正常，處于正向?qū)顟B(tài)遠大于0.6V二極管沒有導通，如果導通則二極管有故障接近0V二極管處于擊穿狀態(tài)，無單向?qū)щ娦裕诨芈返碾娏鲿≡?。鍺二極管0.2V二極管工作正常，并且處于正向?qū)顟B(tài)遠大于0.2V說明二極管處于截止或二極管有故障。接近0V二極管處于擊穿狀態(tài)，無單向?qū)щ娦?，所在回路的電流會劇增。第十八頁，?5頁。二極管測試(cèshì)過程中注意事項：1）不同材料的二極管的正向電阻大小和反向電阻大小不同，目前常用硅二極管的正向和反向電阻均大于鍺管。2）同一個二極管用同一個萬用表的不同量程測量正、反向電阻值不同，同一個二極管用不同型號的萬用表測量的正反向電阻值也是不同的。3）測量二極管正向電阻時，如果表針不能穩(wěn)定停在某一個阻值上，而是不斷的擺動，說明二極管熱穩(wěn)定性不好。4）使用數(shù)字式萬用表時，表中有專用的PN結測量擋，此時可以用這一功能擋去測量，但二極管必須脫離電路。5）測量二極管的方法(fāngfǎ)可以在具體情況下靈活選用。修理過程中，先用在路檢測法，或通路檢測法，對已經(jīng)拆下的或新替換的用脫開檢測法。第十九頁，共25頁。二極管的選配和更換(gēnhuàn)方法二極管選配方法：二極管損壞后要盡量選用相同型號的二極管進行代換。若無同型號可先查晶體管手冊，或根據(jù)二極管在電路中的作用以及參數(shù)要求，選用參數(shù)相近或大于原型號的二極管代用。用途不同的二極管不宜(bùyí)相互代用，硅二極管和鍺二極管之間也不能相互代用。整流管主要考慮最大電流、最高反向工作電壓和頻率等參數(shù)。當代用的二極管接入電路再度損壞或工作性能不好時，除考慮代用型號是否正確外，還要考慮二極管所在電路是否存在其他故障。二極管更換方法：拆下原二極管時，應認清二極管極性，焊上新二極管時要認清引腳極性，正、負引腳不能反接。原二極管為開路(kāilù)故障時，可以直接用一個新二極管并聯(lián)上去。懷疑原二極管擊穿或性能不良時，一定要先將原二極管拆下再將新二極管接上去。第二十頁，共25頁。3.二極管重要(zhòngyào)特性解說單向(dānxiànɡ)導電性單向?qū)щ娦缘亩x：流過二極管的電流只能從正極流向負極，不能從負極流向正極，稱為(chēnɡwéi)二極管的正向?qū)щ娦?。單向?qū)щ娦詫ψR圖的意義：二極管電路符號中的三角形形象的表示了電流的流動方向。利用這一電路符號的提示作用，在電路分析時可以方便的知道電流在電路中的流動方向。分析直流電路中二極管工作原理時，因為使二極管導通的電壓只能從正極加到負極，所以分析這一電壓從什么地方加來時，可以從二極管的正極開始向直流電壓供給方向?qū)ふ摇Ｒ苟O管導通必須給二極管加上一個正向偏置電壓，如果所加的電壓達不到足夠大的程度，二極管只能處于微導通狀態(tài)：如果所加的是反向電壓（負極高于正極電壓），二極管不能導通，處于截止狀態(tài)。第二十一頁，共25頁。二極管正反向特性(tèxìng)(二極管伏——安特性(tèxìng)曲線)以O為坐標原點，以加在二極管兩端的電壓U為橫軸、流過二極管的電流為縱軸建立直角坐標(zhíjiǎozuòbiāo)系，各軸的方向表示施與二極管的電壓和電流方向。第一象限曲線反映了二極管的正向特性；第三象限曲線反映其反向特性。給二極管加的正向電壓小于某一定值U1（硅：0.6V，鍺：0.2）時，正向電流很小，且小于I1。當正向電壓大與U1后，正向電流I隨U的微小增大而劇增。將U1稱為起始電壓。給二極管加的反向電壓小于某一定值UZ

(Urm)時，反向電流很小，當反向電壓大與等于UZ后，反向電流I迅速增大而處于電擊穿狀態(tài)。將UZ稱為反向擊穿電壓。U1I1OUI反向擊穿電壓正向?qū)妷篣Z反向特性曲線正向特性曲線第二十二頁，共25頁。二極管正向(zhènɡxiànɡ)壓降不變特性二極管正向?qū)ê蟮墓軌航祷旧媳３植蛔?，但下列因素會使管壓降有微小變化：當溫度升高時管壓降會有略有(lüèyǒu)下降；溫度降低時管壓降會略微增大一點。正向電流發(fā)生很大變化時，正向壓降會有微小的變化。即當