4.1.2  普通二极管

4.1.2 普通二极管

1.构成

当P型半导体(含有大量的正电荷)和N型半导体(含有大量的电子)结合在一起时,P型半导体中的正电荷向N型半导体中扩散,N型半导体中的电子向P型半导体中扩散,于是在P型半导体和N型半导体中间就形成一个特殊的薄层,这个薄层被称为PN结,PN结的形成如图4-1所示。

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图4-1 PN结的形成

从含有PN结的P型半导体和N型半导体两端各引出一个电极并封装起来就构成了二极管,与P型半导体连接的电极称为正极(或阳极),用“+”或“A”表示,与N型半导体连接的电极称为负极(或阴极),用“-”或“K”表示。

2.结构、符号和外形

二极管的内部结构、电路符号和实物外形如图4-2所示。

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图4-2 二极管的内部结构、电路符号和实物外形

3.性质

(1)性质说明

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(续)

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(2)伏安特性曲线

在电子工程技术中,常采用伏安特性曲线来说明元器件的性质。伏安特性曲线又称电压电流特性曲线,它用来说明元器件两端电压与通过电流的变化规律。二极管的伏安特性曲线用来说明加到二极管两端的电压U与通过电流I之间的关系。

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(续)

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4.主要参数

(1)最大整流电流IFM

二极管长时间使用时允许流过的最大正向平均电流称为最大整流电流,或称为二极管的额定工作电流。当流过二极管的电流大于最大整流电流时,二极管容易被烧坏。二极管的最大整流电流与PN结面积、散热条件有关。PN结面积大的面接触型二极管的IFM大,点接触型二极管的IFM小;金属封装二极管的IFM大,而塑封二极管的IFM小。

(2)最高反向工作电压URM

最高反向工作电压是指二极管正常工作时两端能承受的最高反向电压。最高反向工作电压一般为反向击穿电压的一半。在高压电路中需要采用URM大的二极管,否则二极管易被击穿损坏。

(3)最大反向电流IRM

最大反向电流是指二极管两端加最高反向工作电压时流过的反向电流。该值越小,表明二极管的单向导电性越佳。

(4)最高工作频率fM

最高工作频率是指二极管在正常工作条件下的最高频率。如果加给二极管的信号频率高于该频率,二极管将不能正常工作,fM的大小通常与二极管的PN结面积有关,PN结面积越大,fM越低,故点接触型二极管的fM较高,而面接触型二极管的fM较低。

5.极性判别

二极管引脚有正、负之分,在电路中乱接,轻则不能正常工作,重则损坏。二极管极性判别可采用下面一些方法。

(1)根据标注或外形判别极性

为了让人们更好区分出二极管正、负极,有些二极管会在表面作一定的标志来指示正、负极,有些特殊的二极管,从外形也可找出正、负极。

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(2)用指针式万用表判别极性

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(3)用数字万用表判别极性

数字万用表与指针式万用表一样,也有欧姆挡,但由于两者测量原理不同,数字万用表欧姆挡无法判别二极管的正、负极(数字万用表测量正、反向电阻时阻值都显示无穷大符号“1”),不过数字万用表有一个二极管专用测量挡,可以用该挡来判断二极管的极性。

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(续)

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6.常见故障及检测

二极管常见故障有开路、短路和性能不良。

在检测二极管时,万用表拨至R×1k挡,测量二极管正、反向电阻,测量方法与极性判别相同。正常锗材料二极管正向电阻在1kΩ左右,反向电阻在500kΩ以上;正常硅材料二极管正向电阻在1k~10kΩ,反向电阻为无穷大(注:不同型号万用表测量值略有差距)。也就是说,正常二极管的正向电阻小、反向电阻很大。

若测得二极管正、反向电阻均为0,说明二极管短路。

若测得二极管正、反向电阻均为无穷大,说明二极管开路。

若测得正、反向电阻差距小(即正向电阻偏大,反向电阻偏小),说明二极管性能不良。