关于二极管的知识
晶体二极管简称二极管,它和晶体三极管一样都是由半导体材料制成的。所谓半导体,是指导电性能介于导体和绝缘体之间的一类物质,常用的半导体材料有硅和锗。我们常听说的美国硅谷,就是因为起先那里有很多家半导体厂商。
半导体材料有两个显著特性:一是导电能力的大小受杂质含量多少影响极大,如硅中只要掺入百万分之一的硼,导电能力就可以提高50万倍以上;二是导电能力受外界条件的影响很大,如温度、光照的变化,都会使它的电阻率明显改变。利用这些特性,可以制造出用途广泛、各具特点、功能不一的半导体器件。
由于绝大多数半导体是晶体,所以往往把半导体材料称为晶体,晶体二极管、晶体三极管的名称就是这样得来的。晶体二极管种类很多,常用的有普通二极管(用于整流、检波、开关等)和具有特殊性能的二极管(如发光二极管、稳压二极管、光敏二极管等)。本篇首先向大家介绍用途非常广泛的普通二极管。
普通二极管的识别
在半导体器件的大家族中,二极管是诞生*早的成员。在现代电子技术领域中,它仍然扮演着十分重要的角色。初学者正确掌握二极管的识别和使用,对于顺利完成各种电子制作和维修显得至关重要。
1.基本构造和特点
半导体材料按导电类型不同,分成P型半导体和N型半导体两类。如果把一小块半导体材料一边做成P型,另一边做成N型,在它们的交界处就形成了PN结,简单地说,把一个带有引线的PN结封装在玻璃管、塑料体或金属的外壳里,就构成了二极管。
晶体二极管有两根电极引线,一根是正极(接内部P型半导体材料),另一根是负极(接内部N型半导体材料)。二极管加上正向电压时电阻很小,能良好导通,加上反向电压时电阻很大,接近开路截止,这就是它的单向导电性。这个特性也可以理解为:在电路中,二极管只准电流从其正极流向负极,不准反向流通。
晶体二极管在收音机中对无线电波进行检波,在电源变换电路中把交流电变换成为脉动直流电,在数字电路中充当无触点开关等,都是利用了它的单向导电特性。
2.外形及种类
普通二极管按照所用的半导体材料不同,可分为锗二极管和硅二极管;按管芯结构不同,可分为点接触型二极管、面接触型二极管和平面型二极管;根据管子用途不同,又可分为整流二极管、检波二极管、开关二极管等。
点接触型二极管是用一根很细的金属触丝压在光洁的半导体表面上,通以强脉冲电流,使触丝一端和半导体牢固地烧结在一起,构成PN结。点接触型二极管因触丝与半导体接触面很小,只允许通过较小的电流(几十毫安以下),但在高频下工作性能很好,适用于收音机中对高频信号的检波和微弱交流电的整流。
面接触型二极管的PN结面积较大,并做成平面状。它可以通过较大的电流,适用于对电网的交流电进行整流。
硅平面型二极管的特点是在PN结表面覆盖了一层二氧化硅薄膜,避免了PN结表面被水分子、气体分子以及其他离子等沾污。这种二极管的特性比较稳定可靠,多用于开关、脉冲及超高频电路中。
3.基本参数
晶体二极管的参数很多,常用检波、整流二极管的主要参数有以下几项:
①*大整流电流(IFM)。这是指二极管长期连续工作时,允许正向通过PN结的*大平均电流。*大整流电流亦称额定正向工作电流。使用中,实际工作电流应小于二极管的该参数,否则将损坏二极管。
②*高反向工作电压(URM)。这是指反向加在二极管两端而不致引起PN结击穿的*大电压。使用中应选用URM大于实际工作电压2倍以上的二极管,如果实际工作电压的峰值超过该参数,二极管就有被击穿的危险。
③正向电压降(UF)。指二极管导通时其两端产生的正向电压降,在规定的正向电流下二极管的正向电压越小越好。
④反向电流(IR)。是指二极管在规定的温度和*高反向电压作用下,流过二极管的电流。反向电流越小,管子的单向导电性能越好。一般硅二极管的反向电流为10μA或更小,锗二极管的反向电流约为几百微安。
⑤*高工作频率(fM)。由于PN结极间电容的影响,使二极管所能应用的工作频率有一个上限,fM是指二极管能正常工作的*高频率。在作检波或高频整流使用时,应选用fM至少2倍于电路实际工作频率的二极管,否则不能正常工作。
4.型号命名规则
国产晶体二极管的型号命名规定由5个部分组成(也有省掉第五部分的),如2AP9、2CZ54F等。其中:**位用数字表示二极管。**位用汉语拼音字母表示管子的材料和极性,如A为锗N型、B为锗P型、C为硅N型、D为硅P型。第三位用汉语拼音字母表示管子的类型,如P为普通管(小信号管)、K为开关管、V为混频检波管、W为稳压管、Z为整流管、L为整流堆、S为隧道管、N为阻尼管、U为光敏管。第四位(数字)、第五位(汉语拼音字母)分别为产品序号和规格,表示*大整流电流、*高反向工作电压、*高工作频率等参数的差异,具体可查有关手册。
源于国外的常见晶体二极管的型号有1N4000系列,目前在各种电子装置中应用很普遍,几乎取代了国标型号的产品。但实际上这些二极管并非全部是进口货,大多数为国产。