晶体二极管的识别与检测(1)

晶体二极管是晶体管的主要种类之一,它是采用半导体晶体材料(如硅,锗,砷化镓等)制成的,在电子产品中应用十分广泛。

晶体二极管概述

几乎在所有的电子电路中,都要用到晶体二极管,它在许多的电路中起着重要的作用,是诞生最早的半导体器件之一,其应用也非常广泛。

二极管的结构

二极管是晶体二极管的简称,也叫半导体二极管,用半导体单晶材料(主要是锗和硅)制成,是半导体器件中最基本的一种器件,是一种具有单方向导电性的无源半导体器件。

晶体二极管由一个PN结加两个引线点击组成,如下图所示4-1(a)。从P型区引出线为二极管的正极,从N型区引出线为二极管的负极。图(b)为二极管在电路图中的代表符号。二极管的PN结主要由锗材料组成的称锗二极管,由硅材料组成的称硅二极管。

4-1二极管的分类和命名

二极管种类有很多,其分类情况如下图4-2所示。

按照所用的半导体材料,可分为锗二极管(Ge管)和硅二极管(Si管)。根据其不同用途,可分为检波二极管,整流二极管,稳压二极管,开关二极管等。按照管芯结构,又可分为点接触型二极管和面接触型二极管。点接触型二极管是用一根根细的金属丝压在光洁的半导体晶片表面,通以脉冲电流,使触丝一端与晶片牢固地烧结在一起,形成一个“PN结”。由于是点接触,只允许通过较小的电流(不超过几十毫安),适用于高频小电流电路,如收音机的检波等。面接触型二极管的“PN结”面积较大,允许通过较大的电流(几安到几十安),主要用于把交流电变换成直流电的“整流”电路中。下图4-3为点接触和面接触二极管的结构示意图。

4-2

二极管的伏安特性

二极管最重要的特性就是单方向导电性。它可以用加在二极管两端的电压和流经二极管电流的关系(简称伏安特性)来说明。

如下图4-4所示为硅二极管伏安特性曲线,横轴表示二极管两端的电压,纵轴表示流经二极管的电流,途中的曲线可分为以下三个部分。

  1. 正向特性

正向特性见图4-4右上半部。

当U较小时,I依然等于0,这段电压叫死区电压,也就是说,二极管上虽然加了电压,但这个电压不足以使电流通过PN结这个阻挡层,所以依然无电流(死区电压:锗管0.2V~0.4V,硅管0.5V~0.7V左右)。当U超过死区电压以后,只要电压稍稍升高一点就会引起电流急剧增大。通常情况下,硅二极管正向电压不会超过0.7V ,锗二极管正向电压不会超过0.3V。由正向特性曲线还可以看到:曲线AB之间是弯曲的,我们称它为非线性区;BC之间的曲线较直,我们称它为线性区。

4-4

  1. 反向特性

当二极管加反向电压时,反向电流很小,而且当反向电压超过零点几伏以后,反向电流不再随反向电压的增大而增大,即达到了饱和,这个电流称为反向饱和电流,一般用符号Is表示。OD段为二极管的反向特性曲线段。

  1. 反向击穿特性

当二极管反向电压增加到某一数值时,反向电流急剧增长,如图4-4的DE段。若反向电流增长到某一数值,二极管将发生热击穿,热击穿发生将意味着二极管永久性损坏,只要注意控制反向电流的数值,不使其过大,则当反向电压降低时,二极管的性能可能恢复正常。

当二极管的反向击穿特性区可以看出,在反向击穿区,电压基本是稳定的,而电流变化却很大,即具有稳压特性,这时只要有效地防止二极管发生热击穿,二极管的危险区就称为稳压管的工作区,稳压管就是依据这一理论制造出来的。

重点提示:二极管反向击穿并不一定意味着器件完全损坏。二极管击穿分为:电击穿和热击穿。如果是电击穿,则外电场撤消后器件能够恢复正常;如果是热击穿,则意味着器件损坏,不能再次使用。工程实际中的电击穿往往伴随着热击穿。

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