電子部材常識培訓(xùn)--二極管[資料課件

1、電子部材常識培訓(xùn)-二極管資料PRDCS電子部材知識培訓(xùn)電子部材知識培訓(xùn) 二極管篇 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。 電子部材常識培訓(xùn)-二極管資料二極管又稱晶體二極管,簡稱二極管(diode);它只往一個方向傳送電流的電子零件。它是一種具有1個零件號接合的2個端子的器件，具有按照外加電壓的方向，使電流流動或不流動的性質(zhì)。晶體二極管為一個由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。當(dāng)不存在外加電壓時，由于p-n 結(jié)兩邊載流子濃度差引起的擴(kuò)散電流和自建電場引起的漂移

2、電流相等而處于電平衡狀態(tài)。 當(dāng)通過二極管的電流為正向時，電路導(dǎo)通，燈亮。當(dāng)通過二極管的電流為負(fù)向時，電路不導(dǎo)通，燈不亮。什么叫二極管呢？簡單來說，就是正向?qū)?，反向截止。電子部材常識培訓(xùn)-二極管資料二極管的主要特性（伏安特性）1.正向特性 當(dāng)加在二極管兩端的正向電壓很小時，二極管仍然不能導(dǎo)通，通過二極管的正向電流十分微弱。只有當(dāng)正向電壓達(dá)到某一數(shù)值（這一數(shù)值稱為“門檻電壓”，鍺管約為0.2V，硅管約為0.6V）以后，二極管才能真正導(dǎo)通。導(dǎo)通后的二極管兩端的電壓基本上保持不變，稱為二極管的正向壓降。正向壓降的大小和流過二極管的電流有一定的關(guān)系，電流越大，正向壓降越大。2.反向特性 二極管的正極接

3、在低電位端，負(fù)極接在高電位端，此時二極管中幾乎沒有電流通過，此時二極管處于截止?fàn)顟B(tài)。這種連接方式，稱為反向偏置。二極管處于反向偏置時，仍然有微弱的反向電流流過二極管，稱為漏電流。（通常為uA級）。當(dāng)反向電壓增大到某一數(shù)值，反向電流會急劇增大，二極管將失去單向?qū)щ娞匦?，這種狀態(tài)成為二極管的擊穿。 由于反向擊穿后，電流變化很大，但其兩端電壓變化很小，利用此特性，穩(wěn)壓管在電路中可起穩(wěn)壓作用。穩(wěn)壓電壓的大小可以通過半導(dǎo)體加工工藝來改變，可以作到幾伏到幾千伏。特點(diǎn)：非線形。電子部材常識培訓(xùn)-二極管資料二極管的主要參數(shù) 用來表示二極管的性能好壞和適用范圍的技術(shù)指標(biāo)，稱為二極管的參數(shù)。不同類型的二極管有不同

4、的特性參數(shù)。對初學(xué)者而言，必須了解以下幾個主要參數(shù)： 1、最大正向整流電流IF(AV) 是指二極管長期連續(xù)工作時允許通過的最大正向電流值，其值與PN結(jié)面積及外部散熱條件等有關(guān)。因為電流通過管子時會使管芯發(fā)熱，溫度上升，溫度超過容許限度（硅管為141左右，鍺管為90左右）時，就會使管芯過熱而損壞。所以在規(guī)定散熱條件下，二極管使用中不要超過二極管最大整流電流值。例如，常用的IN40014007型鍺二極管的額定正向工作電流為1A。3、最高反向重復(fù)峰值電壓 VRRM 加在二極管兩端的反向電壓高到一定值時，會將管子擊穿，失去單向?qū)щ娔芰?。為了保證使用安全，規(guī)定了最高反向工作電壓值。例如，IN4001二極

5、管反向耐壓為50V，IN4007反向耐壓為1000V。2、最大正向電壓VF 是指二極管正向?qū)ǎ螂娏鳛轭~定正向工作電流IF時，二極管兩端的電壓。正向壓降越低，整流效率越高，特別在低電壓整流時需要低壓降的二極管，如肖特基二極管的正向壓降在0.5-0.7V，多用于低壓，高頻整流。4、反向電流 反向電流是指二極管在規(guī)定的溫度和最高反向電壓作用下，流過二極管的反向電流。反向電流越小，管子的單方向?qū)щ娦阅茉胶?。值得注意的是反向電流與溫度有著密切的關(guān)系，大約溫度每升高10，反向電流增大一倍。例如2AP1型鍺二極管，在25時反向電流若為250uA，溫度升高到35，反向電流將上升到500uA，依此類推，在

6、75時，它的反向電流已達(dá)8mA，不僅失去了單方向?qū)щ娞匦裕€會使管子過熱而損壞。又如，2CP10型硅二極管，25時反向電流僅為5uA，溫度升高到75時，反向電流也不過160uA。故硅二極管比鍺二極管在高溫下具有較好的穩(wěn)定性。電子部材常識培訓(xùn)-二極管資料5、反向恢復(fù)時間Trr定義：二極管加反向電壓由正向?qū)щ姷椒聪蚪刂剐枰臅r間為反向恢復(fù)時間Trr。 研究二極管的反向恢復(fù)時間有什么意義？ 二極管用于整流。當(dāng)外加電壓的變化頻率很高時，如果二極管反向恢復(fù)時間Trr太大，截止跟不上外加電壓的變化，變得截止不良，在一個Trr的時間內(nèi)失去二極管的整流特性。一般的硅整流管的反向恢復(fù)時間Trr為14uS(微秒）

7、，可工作于50-幾千Hz的頻率范圍。（IN4001IN4007)快速恢復(fù)二極管的反向恢復(fù)時間Trr為100500nS(納秒），可工作于幾千幾百千Hz的頻率范圍。(FR101FR107)高效率,超快恢復(fù)二極管的反向恢復(fù)時間Trr為25100nS(納秒），可工作于幾百千以上Hz的頻率范圍。(EG1A)肖特基二極管的反向恢復(fù)時間Trr為35nS(納秒）。小信號肖特基二極管由于電流較小，反向恢復(fù)時間Trr可達(dá)1ns(納秒）。6.二極管的工作溫度T j二極管允許的工作溫度由二極管的允許結(jié)溫決定的。二極管工作時，管芯P-N結(jié)消耗的功率為流過二極管的電流乘以壓降，此功率會產(chǎn)生熱量，使結(jié)溫升高。結(jié)溫上升到一定

8、溫度，二極管就會損壞。不同結(jié)構(gòu)的二極管由于結(jié)構(gòu)不同，允許的工作溫度也不同。一般二極管的工作結(jié)溫為 -65-150。玻璃鈍化二極管的工作結(jié)溫為 -65-175。肖特基二極管的工作結(jié)溫為 -65-125。橋式整流器的工作結(jié)溫為 -55-125。電子部材常識培訓(xùn)-二極管資料二極管的分類按結(jié)構(gòu)及制作工藝分類：點(diǎn)接觸型特點(diǎn)：結(jié)面積小、結(jié)電容小、正向電流小。用于檢波和變頻等高頻電路。面接觸型特點(diǎn)：結(jié)面積大、正向電流大、結(jié)電容大，用于工頻大電流整流電路。按封裝形式分類：塑封二極管：將二極管芯片用環(huán)氧樹脂熱塑封裝的二極管。玻封二極管：利用玻璃高溫熔化后包裝二極管芯片而封裝而成的一種二極管。電子部材常識培訓(xùn)-二

9、極管資料塑封二極管玻封二極管電子部材常識培訓(xùn)-二極管資料按用途及功能分類： 根據(jù)用途及功能分類，主要以下分類：整流二極管，開關(guān)二極管，肖特基二極管，穩(wěn)壓二極管，檢波二極管，變?nèi)荻O管，雙向觸發(fā)二極管，發(fā)光二極管等等。1.整流二極管 定義：一種將交流電能轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娔艿陌雽?dǎo)體器件。就原理來說，從輸入交流中得到輸出的直流是整流。 電子部材常識培訓(xùn)-二極管資料1. u 正半周，VaVb，二極管 D1、 D3 導(dǎo)通， D2、 D4 截止 。2. u 負(fù)半周，VaVb，二極管 D2、 D4 導(dǎo)通， D1、 D3 截止 。3. 對電阻RL來說，整個周期，RL上的電壓始終都保持正向。) d( sin21tt

10、UU0.45 oU(1) RL上的整流電壓平均值 Uo(2)RL上的整流電流平均值 Io(3) 流過每管電流平均值 IDLLRURUI9 . 00o(4) 每管承受的最高反向電壓 UDRM4.整流二極管的選擇 平均電流 ID 與最高反向電壓 UDRM 是選擇整流二極管的主要依據(jù)。選管時應(yīng)滿足： IOM ID ， URWM UDRM 典型的整流電路U正半周U負(fù)半周負(fù)載RL上電壓電子部材常識培訓(xùn)-二極管資料常用的整流二極管：例如1N400X系列,有顏色一端表示負(fù)極選用整流二極管時，主要應(yīng)考慮其反向峰值電壓、最大整流電流、最大反向工作電流、工作結(jié)溫及反向恢復(fù)時間等參數(shù)。電子部材常識培訓(xùn)-二極管資料2

11、.開關(guān)二極管 半導(dǎo)體二極管導(dǎo)通時相當(dāng)于開關(guān)閉合（電路接通），截止時相當(dāng)于開關(guān)打開（電路切斷），所以二極管可作開關(guān)用。 開關(guān)二極管是專門用來做開關(guān)用的二極管，二極管從截止到導(dǎo)通稱為開通時間，從開通到截止成為反向恢復(fù)時間，兩者之和成為開關(guān)時間。開通時間較短，一般可以忽略，反向恢復(fù)時間較長，它反應(yīng)開關(guān)二極管的特性。 我們節(jié)能燈設(shè)計時，常用的有FR101FR107系列的快恢復(fù)二極管就屬于開關(guān)二極管。 選用開關(guān)二極管時，主要應(yīng)考慮其反向恢復(fù)時間，反向峰值電壓、最大整流電流、最大反向工作電流、工作結(jié)溫等參數(shù)。電子部材常識培訓(xùn)-二極管資料3.肖特基二極管 肖特基二極管是以其發(fā)明人肖特基博士（Schottky

12、）命名的，SBD是肖特基勢壘二極管（SchottkyBarrierDiode,縮寫成SBD）的簡稱。SBD不是利用P型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)體接觸形成PN結(jié)原理制作的，而是利用金屬與半導(dǎo)體接觸形成的金屬半導(dǎo)體結(jié)原理制作的。因此，SBD也稱為金屬半導(dǎo)體（接觸）二極管或表面勢壘二極管，它是一種熱載流子二極管。 它是近年來問世的低功耗、大電流、超高速半導(dǎo)體器件。其反向恢復(fù)時間極短（可以小到幾納秒），正向?qū)▔航祪H0.4V左右，而整流電流卻可達(dá)到幾千毫安。這些優(yōu)良特性是快恢復(fù)二極管所無法比擬的。SBD具有開關(guān)頻率高和正向壓降低等優(yōu)點(diǎn)，但其反向擊穿電壓比較低，大多不高于60V，最高僅約200V，以致于限制了其

13、應(yīng)用范圍。 肖特基二極管和快恢復(fù)二極管有什么區(qū)別？2.反向恢復(fù)時間Trr：肖特基二極管的恢復(fù)時間是 3-5ns. 快恢復(fù)二極管的恢復(fù)時間 是 75500ns3.最大可重復(fù)峰值反向電壓VRRM：肖特基二極管的VRRM最大為200V, 快恢復(fù)二極管的VRRM最高可以做到800-1000V. 1.制作原理：肖特基二極管而是利用金屬與半導(dǎo)體接觸形成的金屬半導(dǎo)體結(jié)原理制作的。快恢復(fù)二極管利用P型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)體接觸形成PN結(jié)原理制作的。電子部材常識培訓(xùn)-二極管資料4.穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管(又叫齊納二極管) ，此二極管是一種直到臨界反向擊穿電壓前都具有很高電阻的半導(dǎo)體器件.在這臨界擊穿點(diǎn)上,反向電阻降低

14、到一個很小的數(shù)值,在這個低阻區(qū)中 伏安特性電流增加而電壓則保持恒定,穩(wěn)壓二極管是根據(jù)擊穿電壓來分檔的,因為這種特性,穩(wěn)壓管主要被作為穩(wěn)壓器或電壓基準(zhǔn)元件使用.穩(wěn)壓二極管可以串聯(lián)起來以便在較高的電壓上使用,通過串聯(lián)就可獲得更多的穩(wěn)定電壓 符號伏安特性伏安特性穩(wěn)壓管工作示意圖穩(wěn)壓管工作示意圖注意點(diǎn)：1.穩(wěn)壓管正常工作時，加反向電壓。2.使用時要加限流電阻，流過管子的電流必須介于穩(wěn)定電流和最大電流之間。 簡單的說，穩(wěn)壓管反向擊穿后，電流變化很大，但其兩端電壓變化很小，利用此特性，穩(wěn)壓管在電路中可起穩(wěn)壓作用。3.通過串聯(lián)就可獲得更多的穩(wěn)定電壓 穩(wěn)壓二極管工作時的端電壓（又稱齊納電壓）從3V左右到150

15、V，按每隔10%，能劃分成許多等級。在功率方面，也有從200mW至100W以上的產(chǎn)品。當(dāng)輸入電壓vi和負(fù)載電阻RL在一定范圍內(nèi)變化時，流過穩(wěn)壓管的電流發(fā)生變化，而穩(wěn)壓管兩端的電壓Vz變化很小，即輸出電壓Vo基本穩(wěn)定。 電子部材常識培訓(xùn)-二極管資料主要參數(shù)：(3) 動態(tài)電阻ZZ ZIUrrZ愈小，曲線愈陡，穩(wěn)壓性能愈好。(4) 穩(wěn)定電流 IZ 、最大穩(wěn)定電流 IZM(5) 最大允許耗散功率 PZM = UZ IZM(1) 穩(wěn)定電壓UZ 穩(wěn)壓管正常工作(反向擊穿)時管子兩端的電壓。(2) 電壓溫度系數(shù) 環(huán)境溫度每變化1C引起穩(wěn)壓值變化的百分?jǐn)?shù)。電子部材常識培訓(xùn)-二極管資料5.雙向觸發(fā)二極管（1）定

16、義：觸發(fā)二極管又稱雙向觸發(fā)二極管（DIAC）屬三層結(jié)構(gòu)，具有對稱性的二端半導(dǎo)體器件。常用來觸發(fā)雙向可控硅 ，在電路中作過壓保護(hù)等用途。 （2）原理：雙向觸發(fā)二極管正、反向伏安特性幾乎完全對稱（見圖5）。當(dāng)器件兩端所加電壓U低于正向轉(zhuǎn)折電壓V（B0）時，器件呈高阻態(tài)。當(dāng)UV(B0)時，管子擊穿導(dǎo)通進(jìn)入負(fù)阻區(qū)。同樣當(dāng)U大于反向轉(zhuǎn)折電壓V（BR）時，管子同樣能進(jìn)入負(fù)阻區(qū)。轉(zhuǎn)折電壓的對稱性用V（B）表示。V（B）=V（B0）-V（BR）。一般V（B）應(yīng)小于2伏。例如：測一只DB3型二極管，第一次為27.5V，反向后再測為28V，則V（B）=V（B0）-V（BR）=28V-27.5V=0.5V2V,表明

17、該管對稱性很好。（3）注意點(diǎn)：V（B）偏差值越小，說明此二極管的性能越好。（4）分類：雙向觸發(fā)二極管的正向轉(zhuǎn)折電壓值一般有三個等級：20-60V、100-150V、200-250V。 目前我們節(jié)能燈電路里用的DB3是32V4V。工作原理：在燈啟動時，前極電路對C3充電，當(dāng)C3的電壓大于DB3的轉(zhuǎn)折電壓32V時，Q2導(dǎo)通。當(dāng)燈啟動之后，DB3就不工作了。電子部材常識培訓(xùn)-二極管資料6.發(fā)光二極管1.定義：發(fā)光二極管簡稱為LED。由鎵（Ga）與砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二極管，當(dāng)電子與空穴復(fù)合時能輻射出可見光，因而可以用來制成發(fā)光二極管，在電路及儀器中作為指示燈，或者組成文字或數(shù)字顯示。磷

18、砷化鎵二極管發(fā)紅光，磷化鎵二極管發(fā)綠光，碳化硅二極管發(fā)黃光。2.發(fā)光原理：它是半導(dǎo)體二極管的一種，可以把電能轉(zhuǎn)化成光能；常簡寫為LED。發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個PN結(jié)組成，也具有單向?qū)щ娦?。?dāng)給發(fā)光二極管加上正向電壓后，從P區(qū)注入到N區(qū)的空穴和由N區(qū)注入到P區(qū)的電子，在PN結(jié)附近數(shù)微米內(nèi)分別與N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復(fù)合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。不同的半導(dǎo)體材料中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。當(dāng)電子和空穴復(fù)合時釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，則發(fā)出的光的波長越短。常用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管。 3.按發(fā)光管發(fā)光顏色分按發(fā)光管發(fā)光顏色分，可分成紅色、橙色、綠色（又細(xì)分黃綠、標(biāo)準(zhǔn)

19、綠和純綠）、藍(lán)光等。另外，有的發(fā)光二極管中包含二種或三種顏色的芯片。根據(jù)發(fā)光二極管出光處摻或不摻散射劑、有色還是無色，上述各種顏色的發(fā)光二極管還可分成有色透明、無色透明、有色散射和無色散射四種類型。散射型發(fā)光二極管和達(dá)于做指示燈用。4.按發(fā)光管出光面特征分按發(fā)光管出光面特征分圓燈、方燈、矩形、面發(fā)光管、側(cè)向管、表面安裝用微型管等。圓形燈按直徑分為2mm、4.4mm、5mm、8mm、10mm及20mm等。國外通常把3mm的發(fā)光二極管記作T-1;把 5mm的記作T-1（3/4）；把4.4mm的記作T-1（1/4）。由半值角大小可以估計圓形發(fā)光強(qiáng)度角分布情況。從發(fā)光強(qiáng)度角分布圖來分有三類：（1）高指向性。一般為尖頭環(huán)氧封裝，或是帶金屬反射腔封裝，且不加散射劑。半值角為520或更小，具有很高的指向性，可作局部照明光源用，或與光檢出器聯(lián)用以組成自動檢測系統(tǒng)。（2）標(biāo)準(zhǔn)型。通常作指示燈用，其半值角