
二极管是二极管的英文。二极管的正极。负两端(如图),一端叫阳极,另一端叫阴极。电流只能从阳极流向阴极。二极管是由半导体组成的器件。半导体可以让电流双向流动。
早期的真空电子二极管;它是一种可以单向传导电流的电子设备。半导体二极管中有一个PN结和两个引线端子。该电子器件根据施加电压的方向具有单向电流传导性。一般来说,晶体二极管是由P型半导体和N型半导体烧结而成的pn结界面。界面两侧形成空间电荷层,形成自建电场。当外加电压等于零时,扩散电流等于pn结两侧载流子浓度差引起的自建电场引起的漂移电流,这也是正常的二极管特性。早期的二极管包括“猫须”晶体和真空管(在英国称为“热阀”)。现在,大多数普通二极管使用半导体材料,如硅或锗。
二极管的特性:(1)二极管的正向特性:
在电子电路中,当二极管的阳极连接到高电位端,阴极连接到低电位端时,二极管就会导通。这种连接方式称为正向偏置。当施加在二极管上的直流电压很小时,二极管仍然不能导通,流过二极管的正向电流很弱。只有当直流电压达到一定值时(这个值称为“阈值电压”,锗二极管约为0.2V,硅二极管约为0.6V),二极管才能直正导通。导通后,二极管两端的电压基本保持不变(锗二极管约为0.3V,硅二极管约为0.7V),称为二极管的“正向压降”。
(2)二极管的反向特性:
在电子电路中,二极管的阳极连接到低电位端,阴极连接到高电位端。此时二极管中几乎没有电流流动,二极管处于关断状态。这种连接方式称为反向偏置。当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。当普通二极管两端的反向电压增加到一定值时,反向电流会急剧增加,二极管失去单向导通性,二极管会因反向热击穿而损坏。
(3)齐纳二极管:
齐纳二极管是一种特殊的表面接触型半导体硅二极管,其伏安特性曲线与普通二极管相似,但反向击穿曲线较陡。齐纳二极管工作在反向击穿区,所以叫齐纳二极管,因为它在电路中与适当的阴极匹配后,可以稳定电压。当稳压器的反向电压在一定范围内变化时,反向电流很小。当反向电压增加到击穿电压时,反向电流突然急剧增加,稳压器反方向击穿。此后,虽然电流变化范围较大,但稳压器两端的电压变化相当小,有利于这一特性。稳压器的接入起到了稳定电路中电压的作用。而且齐纳二极管不同于其他普通二极管,反向击穿是可逆的。当反向电压齐纳二极管被移除时,它将恢复正常。但如果反向电流超过允许范围,二极管会被热击穿损坏,所以要用电阻限制电流。
(4)细分:
当施加的反向电压超过一定值时,反向电流会突然增大,这就是所谓的电击穿。导致电击穿的临界电压称为二极管反向击穿电压。当它被电死时,二极管失去其单向导电性。如果二极管没有因电击穿而过热,则单边导电性可能不会被永久破坏,在去掉外部电压后其性能仍可恢复,否则二极管将被损坏。因此,使用时应避免二极管施加过大的反向电压。
二极管是单向导通的二端器件,可分为电子二极管和晶体二极管。电子二极管现在已经很少见到了,晶体二极管是最常见最常用的一种。二极管几乎用于所有的电子电路,因为它们具有单向导电性。它们在许多电路中起着重要的作用。它们是最早的半导体器件之一,应用广泛。
二极管的管压降:硅二极管(不发光型)的正向管压降是0.7V,锗管的正向管压降是0.3V,发光二极管的正向管压降会随着发光颜色的不同而不同。主要有三种颜色,压降具体参考值如下:红色LED压降2.0 - 2.2V,黄色LED压降1.8—2.0V,绿色LED压降3.0—3.2V,正常发光时额定电流约20mA。二极管的电压和电流不是线性的,所以不同的二极管并联时,要接合适的电阻。
二极管工作原理:二极管工作原理(正向导通,反向不导通)晶体二极管是由P型半导体和N型半导体形成的pn结,在其界面两侧形成空间电荷层,自建电场。没有外加电压时,pn结两侧载流子浓度差引起的扩散电流等于自建电场引起的漂移电流,因此处于电平衡状态。当产生直流偏压时,外电场和自建电场的相互抑制增加了载流子的扩散电流,引起正向电流。(即导通的原因)当产生反向偏压时,外加电场和自建电场进一步加强,在一定的反向电压范围内形成一个与反向偏压值无关的反向饱和电流。晶体二极管是由P型半导体和N型半导体形成的pn结,在其界面两侧形成空间电荷层,构建自建电场。没有外加电压时,pn结两侧载流子浓度差引起的扩散电流等于自建电场引起的漂移电流,处于电平衡状态。当外界存在直流偏压时,外电场和自建电场的相互抑制增加了载流子的扩散电流,引起正向电流。
二极管的工作原理就是一个PN结。二极管的一端是P,也就是空穴型半导体,里面有很多电子不足形成的“坑”。施加电场后,这些坑会移动(其实是旁边的电子过来填充坑,那个电子过来后又形成了新的坑)。
另一端是n,也就是电子半导体,里面的电子有点多,形成了一些可以自由移动的电子。P和N接触后,接触位置N中的电子会填满P中的坑,形成一层没有空穴也没有电子的层,这就是所谓的耗尽。加上直流电压后,电场会把电子从P方向驱赶到N方向,这样N中已经填满P中坑的电子就会被驱赶回来,耗尽层就消失了。此时可以正常通电。施加反向电压后,电场将电子从N方向驱动到P方向,于是更多的坑会被N的电子填满,耗尽层变厚,产生一层很厚的非导电区,无法通电。
齐纳二极管的工作原理:最简单的齐纳电路由如图所示的齐纳二极管组成。根据齐纳二极管的特性,如果齐纳二极管能一直工作在其稳压区,VO基本稳定在Vz左右。
当电网电压升高时,为了保持输出电压不变,电阻R两端的压降应增加,即流经R的电流应增加。这个增加的电流被齐纳二极管所容纳,其工作点会从B点移到c点,根据特性曲线,此时VoVz基本保持不变。
如果稳压二极管稳压电路的负载电阻变小,输出电压要保持恒定,负载电流要变大。由于VI保持不变,流过的电流
齐纳二极管的工作原理是用来稳压的单结二极管。其伏安特性和齐纳二极管符号如图1所示。结构与整流二极管相同。当施加在齐纳二极管上的反向电压增大到一定值时,大量载流子可能隧穿伪结的势垒,形成较大的反向电流,此时电压基本不变,称为隧道击穿。当反向电压比较高时,势垒区可能产生大量载流子,在强电场的作用下会形成很大的反向电流,电压基本不变,这就是雪崩击穿。因此,当反向电压接近击穿电压时,反向电流迅速增加,而反向电压几乎不变。这个近似恒定的电压被称为齐纳电压(隧道击穿)或雪崩电压(雪崩击穿)。
图1齐纳二极管的伏安特性曲线
图2等效电路的理想模式
图3理想模式导通状态下两种常见稳压电路连接。
图4实际模式传导状态
图5实际模式导通状态下的两种常见稳压接线电路。
齐纳二极管的主要参数
1.vz-稳定电压。
指稳压管两端通过额定电流时产生的稳定电压值。该值随工作电流和温度而略有变化。由于制造工艺的差异,同一型号的稳压管的稳压值并不完全一致。比如2CW51型稳压器的Vzmin和Vzmax分别是3.0V和3.6V。
2.iz-稳定电流。
指稳压管产生稳定电压时流过稳压管的电流值。低于这个值,稳压管不是不能稳压,而是稳压效果会变差;在这个值以上,只要不超过额定功率损耗就是允许的,稳压性能会更好,但耗电更多。
3.rz-动态阻力。
指稳压器两端电压变化和电流变化的比值。这个比值随工作电流而变化。一般来说,工作电流越大,动态电阻越小。比如2CW7C稳压器工作电流为5mA时,Rz为18;工作电流1OmA时,Rz为8;20mA时,Rz为2;20mA基本维持这个值。
4.pz-额定功耗。
由芯片允许的温升决定,其值为稳定电压Vz和允许的最大电流Izm的乘积。比如2CW51稳压器的Vz是3V,Izm是20mA,那么稳压器的Pz就是60mWo。
5.CTV电压温度系数。
它是表示稳定电压值受温度影响的参数。比如2CW58调节器的Ctv为0.07%/C,即温度每升高1,调节值就会增加0.07%。
6.反向漏电流。
指齐纳二极管在额定反向电压下产生的漏电流。比如2CW58稳压器的VR为1V时,IR IR=O.1uA当VR=6V时,IR=10uA。
二极管选择的基本原则:
1.导通电压低时选择锗管;当需要反向电流时,选择硅管。
2.传导电流较大时,选择表面结合型;当需要高工作频率时,选择点接触类型。
3.反向击穿电压高时选择硅管。
4.当需要耐高温时,选择硅胶管。










