二极管总结

一、二极管的基本知识

二极管内部有个PN结，具有单向导电性。二极管的工作大致分为三种状态：正向导通、反向截止、反向击穿。

1、正向导通：当二极管两端加正向电压时，当电压很小时，不足以克服PN结内部电场，二极管处于截止状态，这个电压范围成为二极管的正向死区。当电压达到一定值（这个值称为二极管的正向导通电压，一般硅管为，锗管为）二极管导通。当二极管导通后，它两端的压降处于稳定状态。

2、反向截止：当二极管两端加反向电压且不超过一定值（该值为二极管的反向击穿电压，后边做详细介绍）时，通过二极管的电流是少数载流子的漂移运动形成的反向电流，该电流很小，可以认为此时管子是截止状态。这一特性说明二极管的单向导电性。

3、反向击穿：当二极管两端所加反向电压达到一定值（即反向击穿电压）时，反向电流会突然增大，这称为电击穿（反向击穿按机理可以分为齐纳击穿和雪崩击穿）。被击穿的二极管会失去单向导电性，因此在使用二极管时应避免反向电压过大，二极管的这一特性常用于保护电路中，防止某一器件两端电压过高。

硅管的伏安特性如下图所示：

二、二极管的主要参数
1、额定正向工作电流

额定正向工作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。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，储管为90℃左右）时，就会使管芯过热而损坏。所以，二极管使用中不要超过二极管额定正向工作电流值。

2、最大浪涌电流

最大浪涌电流是允许流过的过量的正向电流。它不是正常电流，而是瞬间电流，这个值通常为额定正向工作电流的20倍左右。

3、最高反向工作电压

加在二极管两端的反向电流高到一定值时，管子将会击穿，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。

4、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2API型错二极管，在25℃时，反向电流为250μA，温度升高到35℃，反向电流将上升到500μA，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。硅二极管比锗二极管在高温下具有较好的稳定性。

5、反向恢复时间

从正向电压变成反向电压时，理想情况是电流能瞬时截止，实际上，一般要延迟一点点时间。决定电流截止延时的量，就是反向恢复时间。虽然它直接影响二极管的开关速度，但不一定说这个值小就好。

6、最大功率

最大功率就是加在二极管两端的电压乘以流过的电流。这个极限参数对稳压二极管等显得特别重要。

三、二极管的分类

二极管有多种类型：

按材料分：有锗二极管、硅二极管、砷化家二极管等按制作工艺可分：面接触二极管和点接触二极管。

按用途不同可分：为整流二极管、检波二极管、稳压二极管、变容二极管、光电二极管、发光二极管、开关二极管、快速恢复二极管按结构类型来分：半导体结型二极管，金属半导体接触二极管等。

按照封装形式可分为：常规封装二极管、特殊封装二极管等。

四、二极管的应用

二极管在电路中的作用主要有整流、稳压、保护等作用。在此针对设计电路中常用的二极管类型的应用做一总结。

整流二极管：整流二极管的作用是将交流电源整流成脉动直流电，它是利用二极管的单向导电特性工作的。因为整流二极管正向工作电流较大，工艺上多采用面接触结构。由于这种结构的二极管结电容较大，因此整流二极管工作频率一般小于3kHz。整流二极管主要有全密封金属结构封装和塑料封装两种封装形式。通常情况下额定正向导通电流在1A以上的整流二极管采用金属壳封装，以利于散热；额定正向工作电流在1A以下的采用全塑料封装。另外，由于T艺技术的不断提高，也有不少较大功率的整流二极管采用塑料封装，在使用中应予以区别。由于整流电路通常为桥式整流电路，故一些生产厂家将4个整流二极管封装在一起，称为整流堆。选用整流二极管时，主要应考虑其最大整流电流、最大反向工作电流、截止频率及反向恢复时间等参数。普通串联稳压电源电路中使用的整流二极管，对截止频率和反向恢复时间要求不高，只要根据电路的要求选择最大整流电流和最大反向工作电流符合要求的整流二极管（例如1N系列、2CZ系列、RLR系列等）即可。开关稳压电源的整流电路及脉冲整流电路中使用的整流二极管，应选用工作频率较高、反向恢复时间较短的整流二极管或快恢复二极管。

稳压二极管：稳压二极管又称齐纳二极管。稳压二极管是利用PN结反向击穿时电压基本上不随电流变化而变化的特性来达到稳压的目的。因为它能在电路中起稳压作用，故称为稳压二极管（简称稳压管）。稳压二极管是根据击穿电压来分挡的，其稳压值就是击穿电压值。稳压二极管主要作为稳压器或电压基准元件使用，稳压二极管可以串联起来得到较高的稳压值。选用稳压二极管应满足应朋电路中主要参数的要求，稳压二极管的稳定电压值应与应用电路的基准电压值相同，稳压二极管的最大稳定电流应高于应用电路的最大负载电流50%左右。

开关二极管：由于半导体二极管存正向偏置下导通电阻很小，而在施加反向偏压截止时，截止电阻很大，在开关电路中利用二极管的这种单向导电性就可以对电流起接通和关断的作用，故把用于这一目的的二极管称为开关二极管。开关二极管主要应用于收录机、电视机、影碟机等家用电器及电子设备有开关电路、检波电路、高频脉冲整流电路等。

快速恢复二极管：快速恢复二极管是一种新型的半导体二极管。

这种二极管的开关特性好，反向恢复时间短，通常用于高频开关电源中作为整流二极管。快速恢复二极管的重要参数是反向恢复时间。反向恢复时间的定义是，二极管从正向导通状态急剧转换到截止状态，从输出脉冲下降到零线开始，到反向电源恢复到最大反向电流的10%

所需要的时间。当工作频率在几十至几百kHz时，普通整流二极管正反向电压变化的时间慢于恢复时间，普通整流二极管就不能正常实现单向导通而进行整流工作了.此时就要用快速恢复整流二极管才能胜任，因此，彩电等家用电器采用开关电源供电的整流二极管通常为快速恢复二极管，而不能用普通整流二极管代替，否则，用电器可能会不能正常工作。

肖特基二极管：肖特基二极管是肖特基势垒二极管的简称。它是低功耗、大电流、超高速半导体器件。其反向恢复时问极短(可以小到几纳秒)，正向导通压降仅 V左右，而整流电流却可达到几千安培，这些优良特性是快恢复二极管所无法比拟的。肖特基二极管是用贵重金属(金、银、铝、铂等)为正极，以N型半导体为负极，利用二者接触面上形成的势垒具有整流特性而制成的金属半导体器件。肖特基二极管通常用在高频、大电流、低电压整流电路中。

发光二极管：发光二极管的英文简称是LED，它是采用磷化镓、磷砷化镓等半导体材料制成的。发光二极管除了具有普通二极管的单向导电特性之外，还可以将电能转换为光能。给发光二极管外加正向电压时，它也处于导通状态，当正向电流流过管芯时，发光二极管就会发光，将电能转换成光能。发光二极管的发光颜色主要由制作管子的材料以及掺入杂质的种类决定。目前常见的发光二极管发光颜色主要有蓝色、绿色、黄色、红色、橙色、白色等。其中白色发光二极管是新型产品，主要应用在手机背光灯、液晶显示器背光灯、照明等领域。发光二极管的工作电流通常为2～25mA。工作电压(即正向压降)随着材料的不同而不同：普通绿色、黄色、红色、橙色发光二极管的工作电压约2V；白色发光二极管的工作电压通常高于；蓝色发光二极管的工作电压通常高于。发光二极管的工作电流不能超过额定值太高，否则，有烧毁的危险，故通常在发光二极管回路中串联一个电阻R作为限流电阻。红外发光二极管是一种特殊的发光二极管，其外形和发光二极管相似，只是它发出的是红外光，在正常情况下人眼是看不见的。其工作电压约，工作电流一般小于20mA。

五、 二极管的识别

通常小功率二极管的负极会在表面用一个色环标出；有些二极管也采用“P”、“N”符号来确定二极管极性，“P”表示正极，“N”表示负极；金属封装二极管通常在表面印有与极性一致的二极管符号；发光二极管则通常用引脚长短来识别正负极，长脚为正，短脚为负。整流桥的表面通常标注内部电路结构或者交流输入端以及直流输出端的名称，交流输入端通常用“AC”或者“～”表示；直流输出端通常以“+”、“-”符号表示。贴片二极管由于外形多种多样，其极性也有多种标注方法：在有引线的贴片二极管中，管体有白色色环的一端为负极；在有引线而无色环的贴片二极管中，引线较长的一端为正极；在无引线的贴片二极管中，表面有色带或者有缺口的一端为负极。

六、 二极管的检测

将数字万用表置在二极管挡，然后将二极管的负极与数字万用表的黑表笔相接，正极与红笔相接，此时即可测出二极管正向压降值。不同材料的二极管，其正向压降值不同：硅二极管为～，锗二极管为～。若显示屏显示“0000”，说明管子已短路；若显示“0L”或者“过载”，说明二极管内部开路或处于反向状态，此时可对调表笔再测。 
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