二极管的特性及应用Word下载.docx
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半导体二极管主要是依靠PN结而工作的。
与PN结不可分割的点接触型和肖特基型，也被列入一般的二极管的范围内。
包括这两种型号在内，根据PN结构造面的特点，把晶体二极管分类如下：
1、点接触型二极管
点接触型二极管是在锗或硅材料的单晶片上压触一根金属针后，再通过电流法而形成的。
因此，其PN结的静电容量小，适用于高频电路。
但是，与面结型相比较，点接触型二极管正向特性和反向特性都差，因此，不能使用于大电流和整流。
因为构造简单，所以价格便宜。
对于小信号的检波、整流、调制、混频和限幅等一般用途而言，它是应用范围较广的类型。
2、键型二极管
键型二极管是在锗或硅的单晶片上熔接或银的细丝而形成的。
其特性介于点接触型二极管和合金型二极管之间。
与点接触型相比较，虽然键型二极管的PN结电容量稍有增加，但正向特性特别优良。
多作开关用，有时也被应用于检波和电源整流（不大于50mA）。
在键型二极管中，熔接金丝的二极管有时被称金键型，熔接银丝的二极管有时被称为银键型。
3、合金型二极管
在N型锗或硅的单晶片上，通过合金铟、铝等金属的方法制作PN结而形成的。
正向电压降小，适于大电流整流。
因其PN结反向时静电容量大，所以不适于高频检波和高频整流。
4、扩散型二极管
在高温的P型杂质气体中，加热N型锗或硅的单晶片，使单晶片表面的一部变成P型，以此法PN结。
因PN结正向电压降小，适用于大电流整流。
最近，使用大电流整流器的主流已由硅合金型转移到硅扩散型。
5、台面型二极管
PN结的制作方法虽然与扩散型相同，但是，只保留PN结及其必要的部分，把不必要的部分用药品腐蚀掉。
其剩余的部分便呈现出台面形，因而得名。
初期生产的台面型，是对半导体材料使用扩散法而制成的。
因此，又把这种台面型称为扩散台面型。
对于这一类型来说，似乎大电流整流用的产品型号很少，而小电流开关用的产品型号却很多。
6、平面型二极管
在半导体单晶片（主要地是N型硅单晶片）上，扩散P型杂质，利用硅片表面氧化膜的屏蔽作用，在N型硅单晶片上仅选择性地扩散一部分而形成的PN结。
因此，不需要为调整PN结面积的药品腐蚀作用。
由于半导体表面被制作得平整，故而得名。
并且，PN结合的表面，因被氧化膜覆盖，所以公认为是稳定性好和寿命长的类型。
最初，对于被使用的半导体材料是采用外延法形成的，故又把平面型称为外延平面型。
对平面型二极管而言，似乎使用于大电流整流用的型号很少，而作小电流开关用的型号则很多。
7、合金扩散型二极管
它是合金型的一种。
合金材料是容易被扩散的材料。
把难以制作的材料通过巧妙地掺配杂质，就能与合金一起过扩散，以便在已经形成的PN结中获得杂质的恰当的浓度分布。
此法适用于制造高灵敏度的变容二极管。
8、外延型二极管
用外延面长的过程制造PN结而形成的二极管。
制造时需要非常高超的技术。
因能随意地控制杂质的不同浓度的分布，故适宜于制造高灵敏度的变容二极管。
9、肖特基二极管
基本原理是：
在金属（例如铅）和半导体（N型硅片）的接触面上，用已形成的肖特基来阻挡反向电压。
肖特基与PN结的整流作用原理有根本性的差异。
其耐压程度只有40V左右。
其特长是：
开关速度非常快：
反向恢复时间trr特别地短。
因此，能制作开关二极和低压大电流整流二极管。
二、根据用途分类
1、检波用二极管
就原理而言，从输入信号中取出调制信号是检波，以整流电流的大小（100mA）作为界线通常把输出电流小于100mA的叫检波。
锗材料点接触型、工作频率可达400MHz，正向压降小，结电容小，检波效率高，频率特性好，为2AP型。
类似点触型那样检波用的二极管，除用于检波外，还能够用于限幅、削波、调制、混频、开关等电路。
也有为调频检波专用的特性一致性好的两只二极管组合件。
2、整流用二极管
就原理而言，从输入交流中得到输出的直流是整流。
以整流电流的大小（100mA）作为界线通常把输出电流大于100mA的叫整流。
面结型，工作频率小于KHz，最高反向电压从25伏至3000伏分A～X共22档。
分类如下：
①硅半导体整流二极管2CZ型、②硅桥式整流器QL型、③用于电视机高压硅堆工作频率近100KHz的2CLG型。
3、限幅用二极管
大多数二极管能作为限幅使用。
也有象保护仪表用和高频齐纳管那样的专用限幅二极管。
为了使这些二极管具有特别强的限制尖锐振幅的作用，通常使用硅材料制造的二极管。
也有这样的组件出售：
依据限制电压需要，把若干个必要的整流二极管串联起来形成一个整体。
4、调制用二极管
通常指的是环形调制专用的二极管。
就是正向特性一致性好的四个二极管的组合件。
即使其它变容二极管也有调制用途，但它们通常是直接作为调频用。
5、混频用二极管
使用二极管混频方式时，在500～10,000Hz的频率范围内，多采用肖特基型和点接触型二极管。
6、放大用二极管
用二极管放大，大致有依靠隧道二极管和体效应二极管那样的负阻性器件的放大，以及用变容二极管的参量放大。
因此，放大用二极管通常是指隧道二极管、体效应二极管和变容二极管。
7、开关用二极管
有在小电流下（10mA程度）使用的逻辑运算和在数百毫安下使用的磁芯激励用开关二极管。
小电流的开关二极管通常有点接触型和键型等二极管，也有在高温下还可能工作的硅扩散型、台面型和平面型二极管。
开关二极管的特长是开关速度快。
而肖特基型二极管的开关时间特短，因而是理想的开关二极管。
2AK型点接触为中速开关电路用；
2CK型平面接触为高速开关电路用；
用于开关、限幅、钳位或检波等电路；
肖特基（SBD）硅大电流开关，正向压降小，速度快、效率高。
8、变容二极管
用于自动频率控制（AFC）和调谐用的小功率二极管称变容二极管。
日本厂商方面也有其它许多叫法。
通过施加反向电压，使其PN结的静电容量发生变化。
因此，被使用于自动频率控制、扫描振荡、调频和调谐等用途。
通常，虽然是采用硅的扩散型二极管，但是也可采用合金扩散型、外延结合型、双重扩散型等特殊制作的二极管，因为这些二极管对于电压而言，其静电容量的变化率特别大。
结电容随反向电压VR变化，取代可变电容，用作调谐回路、振荡电路、锁相环路，常用于电视机高频头的频道转换和调谐电路，多以硅材料制作。
9、频率倍增用二极管
对二极管的频率倍增作用而言，有依靠变容二极管的频率倍增和依靠阶跃（即急变）二极管的频率倍增。
频率倍增用的变容二极管称为可变电抗器，可变电抗器虽然和自动频率控制用的变容二极管的工作原理相同，但电抗器的构造却能承受大功率。
阶跃二极管又被称为阶跃恢复二极管，从导通切换到关闭时的反向恢复时间trr短，因此，其特长是急速地变成关闭的转移时间显著地短。
如果对阶跃二极管施加正弦波，那么，因tt（转移时间）短，所以输出波形急骤地被夹断，故能产生很多高频谐波。
10、稳压二极管
是代替稳压电子二极管的产品。
被制作成为硅的扩散型或合金型。
是反向击穿特性曲线急骤变化的二极管。
作为控制电压和标准电压使用而制作的。
二极管工作时的端电压（又称齐纳电压）从3V左右到150V，按每隔10%，能划分成许多等级。
在功率方面，也有从200mW至100W以上的产品。
工作在反向击穿状态，硅材料制作，动态电阻RZ很小，一般为2CW型；
将两个互补二极管反向串接以减少温度系数则为2DW型。
11、PIN型二极管（PINDiode）
这是在P区和N区之间夹一层本征半导体（或低浓度杂质的半导体）构造的晶体二极管。
PIN中的I是"
本征"
意义的英文略语。
当其工作频率超过100MHz时，由于少数载流子的存贮效应和"
层中的渡越时间效应，其二极管失去整流作用而变成阻抗元件，并且，其阻抗值随偏置电压而改变。
在零偏置或直流反向偏置时，"
区的阻抗很高；
在直流正向偏置时，由于载流子注入"
区，而使"
区呈现出低阻抗状态。
因此，可以把PIN二极管作为可变阻抗元件使用。
它常被应用于高频开关（即微波开关）、移相、调制、限幅等电路中。
12、雪崩二极管（AvalancheDiode）
它是在外加电压作用下可以产生高频振荡的晶体管。
产生高频振荡的工作原理是栾的：
利用雪崩击穿对晶体注入载流子，因载流子渡越晶片需要一定的时间，所以其电流滞后于电压，出现延迟时间，若适当地控制渡越时间，那么，在电流和电压关系上就会出现负阻效应，从而产生高频振荡。
它常被应用于微波领域的振荡电路中。
13、江崎二极管（TunnelDiode）
它是以隧道效应电流为主要电流分量的晶体二极管。
其基底材料是砷化镓和锗。
其P型区的N型区是高掺杂的（即高浓度杂质的）。
隧道电流由这些简并态半导体的量子力学效应所产生。
发生隧道效应具备如下三个条件：
①费米能级位于导带和满带内；
②空间电荷层宽度必须很窄（0.01微米以下）；
简并半导体P型区和N型区中的空穴和电子在同一能级上有交叠的可能性。
江崎二极管为双端子有源器件。
其主要参数有峰谷电流比（IP／PV），其中，下标"
P"
代表"
峰"
；
而下标"
V"
谷"
。
江崎二极管可以被应用于低噪声高频放大器及高频振荡器中（其工作频率可达毫米波段），也可以被应用于高速开关电路中。
14、快速关断（阶跃恢复）二极管（StepRecovaryDiode）
它也是一种具有PN结的二极管。
其结构上的特点是：
在PN结边界处具有陡峭的杂质分布区，从而形成"
自助电场"
由于PN结在正向偏压下，以少数载流子导电，并在PN结附近具有电荷存贮效应，使其反向电流需要经历一个"
存贮时间"
后才能降至最小值（反向饱和电流值）。
阶跃恢复二极管的"
缩短了存贮时间，使反向电流快速截止，并产生丰富的谐波分量。
利用这些谐波分量可设计出梳状频谱发生电路。
快速关断（阶跃恢复）二极管用于脉冲和高次谐波电路中。
15、肖特基二极管（SchottkyBarrierDiode）
它是具有肖特基特性的"
金属半导体结"
的二极管。
其正向起始电压较低。
其金属层除材料外，还可以采用金、钼、镍、钛等材料。
其半导体材料采用硅或砷化镓，多为N型半导体。
这种器件是由多数载流子导电的，所以，其反向饱和电流较以少数载流子导电的PN结大得多。
由于肖特基二极管中少数载流子的存贮效应甚微，所以其频率响仅为RC时间常数限制，因而，它是高频和快速开关的理想器件。
其工作频率可达100GHz。
并且，MIS（金属－绝缘体－半导体）肖特基二极管可以用来制作太阳能电池或发光二极管。
16、阻尼二极管
具有较高的反向工作电压和峰值电流，正向压降小，高频高压整流二极管，用在电视机行扫描电路作阻尼和升压整流用。
17、瞬变电压抑制二极管
TVP管，对电路进行快速过压保护，分双极型和单极型两种，按峰值功率（500W－5000W）和电压（8.2V～200V）分类。
18、双基极二极管（单结晶体管）
两个基极，一个发射极的三端负阻器件，用于张驰振荡电路，定时电压读出电路中，它具有频率易调、温度稳定性好等优点。
19、发光二极管
用磷化镓、磷砷化镓材料制成，体积小，正向驱动发光。
工作电压低，工作电流小，发光均匀、寿命长、可发红、黄、绿单色光。
20.、硅功率开关二极管
硅功率开关二极管具有高速导通与截止的能力。
它主要用于大功率开关或稳压电路、直流变换器、高速电机调速及在驱动电路中作高频整流及续流箝拉,具有恢复特性软、过载能力强的优点、广泛用于计算机、雷达电源、步进电机调速等方面。
21、旋转二极管
主要用于无刷电机励磁、也可作普通整流用。
三、根据特性分类
点接触型二极管，按正向和反向特性分类如下。
1、一般用点接触型二极管
这种二极管正如标题所说的那样，通常被使用于检波和整流电路中，是正向和反向特性既不特别好，也不特别坏的中间产品。
如：
SD34、SD46、1N34A等等属于这一类。
2、高反向耐压点接触型二极管
是最大峰值反向电压和最大直流反向电压很高的产品。
使用于高压电路的检波和整流。
这种型号的二极管一般正向特性不太好或一般。
在点接触型锗二极管中，有SD38、1N38A、OA81等等。
这种锗材料二极管，其耐压受到限制。
要求更高时有硅合金和扩散型。
3、高反向电阻点接触型二极管
正向电压特性和一般用二极管相同。
虽然其反方向耐压也是特别地高，但反向电流小，因此其特长是反向电阻高。
使用于高输入电阻的电路和高阻负荷电阻的电路中，就锗材料高反向电阻型二极管而言，SD54、1N54A等等属于这类二极管。
4、高传导点接触型二极管
它与高反向电阻型相反。
其反向特性尽管很差，但使正向电阻变得足够小。
对高传导点接触型二极管而言，有SD56、1N56A等等。
对高传导键型二极管而言，能够得到更优良的特性。
这类二极管，在负荷电阻特别低的情况下，整流效率较高。
二极管的导电特性
二极管最重要的特性就是单方向导电性。
在电路中，电流只能从二极管的正极流入，负极流出。
下面通过简单的实验说明二极管的正向特性和反向特性。
1.正向特性。
在电子电路中，将二极管的正极接在高电位端，负极接在低电位端，二极管就会导通，这种连接方式，称为正向偏置。
必须说明，当加在二极管两端的正向电压很小时，二极管仍然不能导通，流过二极管的正向电流十分微弱。
只有当正向电压达到某一数值（这一数值称为“门槛电压”，锗管约为0.2V，硅管约为0.6V）以后，二极管才能直正导通。
导通后二极管两端的电压基本上保持不变（锗管约为0.3V，硅管约为0.7V），称为二极管的“正向压降”。
2.反向特性。
在电子电路中，二极管的正极接在低电位端，负极接在高电位端，此时二极管中几乎没有电流流过，此时二极管处于截止状态，这种连接方式，称为反向偏置。
二极管处于反向偏置时，仍然会有微弱的反向电流流过二极管，称为漏电流。
当二极管两端的反向电压增大到某一数值，反向电流会急剧增大，二极管将失去单方向导电特性，这种状态称为二极管的击穿。
二极管的主要参数
用来表示二极管的性能好坏和适用范围的技术指标，称为二极管的参数。
不同类型的二极管有不同的特性参数。
对初学者而言，必须了解以下几个主要参数：
1、最大整流电流
是指二极管长期连续工作时允许通过的最大正向电流值，其值与PN结面积及外部散热条件等有关。
因为电流通过管子时会使管芯发热，温度上升，温度超过容许限度（硅管为140左右，锗管为90左右）时，就会使管芯过热而损坏。
所以在规定散热条件下，二极管使用中不要超过二极管最大整流电流值。
例如，常用的IN4001－4007型锗二极管的额定正向工作电流为1A。
2、最高反向工作电压
加在二极管两端的反向电压高到一定值时，会将管子击穿，失去单向导电能力。
为了保证使用安全，规定了最高反向工作电压值。
例如，IN4001二极管反向耐压为50V，IN4007反向耐压为1000V。
3、反向电流
反向电流是指二极管在规定的温度和最高反向电压作用下，流过二极管的反向电流。
反向电流越小，管子的单方向导电性能越好。
值得注意的是反向电流与温度有着密切的关系，大约温度每升高10℃，反向电流增大一倍。
例如2AP1型锗二极管，在25℃时反向电流若为250uA，温度升高到35℃，反向电流将上升到500uA，依此类推，在75℃时，它的反向电流已达8mA，不仅失去了单方向导电特性，还会使管子过热而损坏。
又如，2CP10型硅二极管，25℃时反向电流仅为5uA，温度升高到75℃时，反向电流也不过160uA。
故硅二极管比锗二极管在高温下具有较好的稳定性。
4、最高工作频率
二极管工作的上限频率。
超过此值是，由于结电容的作用，二极管将不能很好地体现单向导电性。
半导体二极管参数符号及其意义
CT---势垒电容
Cj---结（极间）电容，表示在二极管两端加规定偏压下，锗检波二极管的总电容
Cjv---偏压结电容
Co---零偏压电容
Cjo---零偏压结电容
Cjo/Cjn---结电容变化
Cs---管壳电容或封装电容
Ct---总电容
CTV---电压温度系数。
在测试电流下，稳定电压的相对变化与环境温度的绝对变化之比
CTC---电容温度系数
Cvn---标称电容
IF---正向直流电流（正向测试电流）。
锗检波二极管在规定的正向电压VF下，通过极间的电流；
硅整流管、硅堆在规定的使用条件下，在正弦半波中允许连续通过的最大工作电流（平均值），硅开关二极管在额定功率下允许通过的最大正向直流电流；
测稳压二极管正向电参数时给定的电流
IF（AV）---正向平均电流
IFM（IM）---正向峰值电流（正向最大电流）。
在额定功率下，允许通过二极管的最大正向脉冲电流。
发光二极管极限电流。
IH---恒定电流、维持电流。
Ii---发光二极管起辉电流
IFRM---正向重复峰值电流
IFSM---正向不重复峰值电流（浪涌电流）
Io---整流电流。
在特定线路中规定频率和规定电压条件下所通过的工作电流
IF（ov）---正向过载电流
IL---光电流或稳流二极管极限电流
ID---暗电流
IB2---单结晶体管中的基极调制电流
IEM---发射极峰值电流
IEB10---双基极单结晶体管中发射极与第一基极间反向电流
IEB20---双基极单结晶体管中发射极向电流
ICM---最大输出平均电流
IFMP---正向脉冲电流
IP---峰点电流
IV---谷点电流
IGT---晶闸管控制极触发电流
IGD---晶闸管控制极不触发电流
IGFM---控制极正向峰值电流
IR（AV）---反向平均电流
IR（In）---反向直流电流（反向漏电流）。
在测反向特性时，给定的反向电流；
硅堆在正弦半波电阻性负载电路中，加反向电压规定值时，所通过的电流；
硅开关二极管两端加反向工作电压VR时所通过的电流；
稳压二极管在反向电压下，产生的漏电流；
整流管在正弦半波最高反向工作电压下的漏电流。
IRM---反向峰值电流
IRR---晶闸管反向重复平均电流
IDR---晶闸管断态平均重复电流
IRRM---反向重复峰值电流
IRSM---反向不重复峰值电流（反向浪涌电流）
Irp---反向恢复电流
Iz---稳定电压电流（反向测试电流）。
测试反向电参数时，给定的反向电流
Izk---稳压管膝点电流
IOM---最大正向（整流）电流。
在规定条件下，能承受的正向最大瞬时电流；
在电阻性负荷的正弦半波整流电路中允许连续通过锗检波二极管的最大工作电流
IZSM---稳压二极管浪涌电流
IZM---最大稳压电流。
在最大耗散功率下稳压二极管允许通过的电流
iF---正向总瞬时电流
iR---反向总瞬时电流
ir---反向恢复电流
Iop---工作电流
Is---稳流二极管稳定电流
f---频率
n---电容变化指数；
电容比
Q---优值（品质因素）
δvz---稳压管电压漂移
di/dt---通态电流临界上升率
dv/dt---通态电压临界上升率
PB---承受脉冲烧毁功率
PFT（AV）---正向导通平均耗散功率
PFTM---正向峰值耗散功率
PFT---正向导通总瞬时耗散功率
Pd---耗散功率
PG---门极平均功率
PGM---门极峰值功率
PC---控制极平均功率或集电极耗散功率
Pi---输入功率
PK---最大开关功率
PM---额定功率。
硅二极管结温不高于150度所能承受的最大功率
PMP---最大漏过脉冲功率
PMS---最大承受脉冲功率
Po---输出功率
PR---反向浪涌功率
Ptot---总耗散功率
Pomax---最大输出功率
Psc---连续输出功率
PSM---不重复浪涌功率
PZM---最大耗散功率。
在给定使用条件下，稳压二极管允许承受的最大功率
RF（r）---正向微分电阻。
在正向导通时，电流随电压指数的增加，呈现明显的非线性特性。
在某一正向电压下，电压增加微小量△V，正向电流相应增加△I，则△V/△I称微分电阻
RBB---双基极晶体管的基极间电阻
RE---射频电阻
RL---负载电阻
Rs（rs）----串联电阻
Rth----热阻
R（th）ja----结到环境的热阻
Rz（ru）---动态电阻
R（th）jc--
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