二極管基礎(chǔ)知識(shí)-分類,應(yīng)用,特性,原理,參數(shù)(一)
發(fā)布時(shí)間:2019-10-24 責(zé)任編輯:wenwei
【導(dǎo)讀】幾乎在所有的電子電路中,都要用到半導(dǎo)體二極管,它在許多的電路中起著重要的作用,它是誕生最早的半導(dǎo)體器件之一,其應(yīng)用也非常廣泛。
二極管的特性與應(yīng)用
幾乎在所有的電子電路中,都要用到半導(dǎo)體二極管,它在許多的電路中起著重要的作用,它是誕生最早的半導(dǎo)體器件之一,其應(yīng)用也非常廣泛。
二極管的應(yīng)用
1、整流二極管
利用二極管單向?qū)щ娦?,可以把方向交替變化的交流電變換成單一方向的脈動(dòng)直流電。
2、開關(guān)元件
二極管在正向電壓作用下電阻很小,處于導(dǎo)通狀態(tài),相當(dāng)于一只接通的開關(guān);在反向電壓作用下,電阻很大,處于截止?fàn)顟B(tài),如同一只斷開的開關(guān)。利用二極管的開關(guān)特性,可以組成各種邏輯電路。
3、限幅元件
二極管正向?qū)ê?,它的正向壓降基本保持不變(硅管?.7V,鍺管為0.3V)。利用這一特性,在電路中作為限幅元件,可以把信號(hào)幅度限制在一定范圍內(nèi)。
4、繼流二極管
在開關(guān)電源的電感中和繼電器等感性負(fù)載中起繼流作用。
5、檢波二極管
在收音機(jī)中起檢波作用。
6、變?nèi)荻O管
使用于電視機(jī)的高頻頭中。
二極管的工作原理
晶體二極管為一個(gè)由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體形成的p-n結(jié),在其界面處兩側(cè)形成空間電荷層,并建有自建電場(chǎng)。當(dāng)不存在外加電壓時(shí),由于p-n 結(jié)兩邊載流子濃度差引起的擴(kuò)散電流和自建電場(chǎng)引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)。當(dāng)外界有正向電壓偏置時(shí),外界電場(chǎng)和自建電場(chǎng)的互相抑消作用使載流子的擴(kuò)散電流增加引起了正向電流。當(dāng)外界有反向電壓偏置時(shí),外界電場(chǎng)和自建電場(chǎng)進(jìn)一步加強(qiáng),形成在一定反向電壓范圍內(nèi)與反向偏置電壓值無關(guān)的反向飽和電流I0。當(dāng)外加的反向電壓高到一定程度時(shí),p-n結(jié)空間電荷層中的電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到臨界值產(chǎn)生載流子的倍增過程,產(chǎn)生大量電子空穴對(duì),產(chǎn)生了數(shù)值很大的反向擊穿電流,稱為二極管的擊穿現(xiàn)象。
二極管的類型
二極管種類有很多,按照所用的半導(dǎo)體材料,可分為鍺二極管(Ge管)和硅二極管(Si管)。根據(jù)其不同用途,可分為檢波二極管、整流二極管、穩(wěn)壓二極管、開關(guān)二極管、隔離二極管、肖特基二極管、發(fā)光二極管等。按照管芯結(jié)構(gòu),又可分為點(diǎn)接觸型二極管、面接觸型二極管及平面型二極管。點(diǎn)接觸型二極管是用一根很細(xì)的金屬絲壓在光潔的半導(dǎo)體晶片表面,通以脈沖電流,使觸絲一端與晶片牢固地?zé)Y(jié)在一起,形成一個(gè)“PN結(jié)”。由于是點(diǎn)接觸,只允許通過較小的電流(不超過幾十毫安),適用于高頻小電流電路,如收音機(jī)的檢波等。面接觸型二極管的“PN結(jié)”面積較大,允許通過較大的電流(幾安到幾十安),主要用于把交流電變換成直流電的“整流”電路中。平面型二極管是一種特制的硅二極管,它不僅能通過較大的電流,而且性能穩(wěn)定可靠,多用于開關(guān)、脈沖及高頻電路中。
一、根據(jù)構(gòu)造分類
半導(dǎo)體二極管主要是依靠PN結(jié)而工作的。與PN結(jié)不可分割的點(diǎn)接觸型和肖特基型,也被列入一般的二極管的范圍內(nèi)。包括這兩種型號(hào)在內(nèi),根據(jù)PN結(jié)構(gòu)造面的特點(diǎn),把晶體二極管分類如下:
1、點(diǎn)接觸型二極管
點(diǎn)接觸型二極管是在鍺或硅材料的單晶片上壓觸一根金屬針后,再通過電流法而形成的。因此,其PN結(jié)的靜電容量小,適用于高頻電路。但是,與面結(jié)型相比較,點(diǎn)接觸型二極管正向特性和反向特性都差,因此,不能使用于大電流和整流。因?yàn)闃?gòu)造簡(jiǎn)單,所以價(jià)格便宜。對(duì)于小信號(hào)的檢波、整流、調(diào)制、混頻和限幅等一般用途而言,它是應(yīng)用范圍較廣的類型。
2、鍵型二極管
鍵型二極管是在鍺或硅的單晶片上熔接或銀的細(xì)絲而形成的。其特性介于點(diǎn)接觸型二極管和合金型二極管之間。與點(diǎn)接觸型相比較,雖然鍵型二極管的PN結(jié)電容量稍有增加,但正向特性特別優(yōu)良。多作開關(guān)用,有時(shí)也被應(yīng)用于檢波和電源整流(不大于50mA)。在鍵型二極管中,熔接金絲的二極管有時(shí)被稱金鍵型,熔接銀絲的二極管有時(shí)被稱為銀鍵型。
3、合金型二極管
在N型鍺或硅的單晶片上,通過合金銦、鋁等金屬的方法制作PN結(jié)而形成的。正向電壓降小,適于大電流整流。因其PN結(jié)反向時(shí)靜電容量大,所以不適于高頻檢波和高頻整流。
4、擴(kuò)散型二極管
在高溫的P型雜質(zhì)氣體中,加熱N型鍺或硅的單晶片,使單晶片表面的一部變成P型,以此法PN結(jié)。因PN結(jié)正向電壓降小,適用于大電流整流。最近,使用大電流整流器的主流已由硅合金型轉(zhuǎn)移到硅擴(kuò)散型。
5、臺(tái)面型二極管
PN結(jié)的制作方法雖然與擴(kuò)散型相同,但是,只保留PN結(jié)及其必要的部分,把不必要的部分用藥品腐蝕掉。其剩余的部分便呈現(xiàn)出臺(tái)面形,因而得名。初期生產(chǎn)的臺(tái)面型,是對(duì)半導(dǎo)體材料使用擴(kuò)散法而制成的。因此,又把這種臺(tái)面型稱為擴(kuò)散臺(tái)面型。對(duì)于這一類型來說,似乎大電流整流用的產(chǎn)品型號(hào)很少,而小電流開關(guān)用的產(chǎn)品型號(hào)卻很多。
6、平面型二極管
在半導(dǎo)體單晶片(主要地是N型硅單晶片)上,擴(kuò)散P型雜質(zhì),利用硅片表面氧化膜的屏蔽作用,在N型硅單晶片上僅選擇性地?cái)U(kuò)散一部分而形成的PN結(jié)。因此,不需要為調(diào)整PN結(jié)面積的藥品腐蝕作用。由于半導(dǎo)體表面被制作得平整,故而得名。并且,PN結(jié)合的表面,因被氧化膜覆蓋,所以公認(rèn)為是穩(wěn)定性好和壽命長(zhǎng)的類型。最初,對(duì)于被使用的半導(dǎo)體材料是采用外延法形成的,故又把平面型稱為外延平面型。對(duì)平面型二極管而言,似乎使用于大電流整流用的型號(hào)很少,而作小電流開關(guān)用的型號(hào)則很多。
7、合金擴(kuò)散型二極管
它是合金型的一種。合金材料是容易被擴(kuò)散的材料。把難以制作的材料通過巧妙地?fù)脚潆s質(zhì),就能與合金一起過擴(kuò)散,以便在已經(jīng)形成的PN結(jié)中獲得雜質(zhì)的恰當(dāng)?shù)臐舛确植?。此法適用于制造高靈敏度的變?nèi)荻O管。
8、外延型二極管
用外延面長(zhǎng)的過程制造PN結(jié)而形成的二極管。制造時(shí)需要非常高超的技術(shù)。因能隨意地控制雜質(zhì)的不同濃度的分布,故適宜于制造高靈敏度的變?nèi)荻O管。
9、肖特基二極管
基本原理是:在金屬(例如鉛)和半導(dǎo)體(N型硅片)的接觸面上,用已形成的肖特基來阻擋反向電壓。肖特基與PN結(jié)的整流作用原理有根本性的差異。其耐壓程度只有40V左右。其特長(zhǎng)是:開關(guān)速度非常快:反向恢復(fù)時(shí)間trr特別地短。因此,能制作開關(guān)二極和低壓大電流整流二極管。
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