電子技術(shù)基礎(chǔ)項(xiàng)目化教程課件 項(xiàng)目一 半導(dǎo)體器件的認(rèn)識(shí) 1.4.2 特殊二極管

1.4拓展知識(shí)1.4.2特殊二極管下頁(yè)總目錄

前面主要討論了普通二極管，另外還有一些特殊用途的二極管,如穩(wěn)壓二極管、發(fā)光二極管、光電二極管和變?nèi)荻O管等，現(xiàn)介紹如下。1．穩(wěn)壓二極管

穩(wěn)壓二極管又名齊納二極管，簡(jiǎn)稱穩(wěn)壓管，是一種用特殊工藝制作的面接觸型硅二極管，這種二極管的雜質(zhì)濃度大，容易被反向擊穿，其反向擊穿時(shí)的電壓基本上不隨電流的變化而變化，從而達(dá)到穩(wěn)壓的目的。1.4.2特殊二極管下頁(yè)上頁(yè)首頁(yè)（1）穩(wěn)壓管的伏安特性和符號(hào)

圖1-25所示為穩(wěn)壓管的特性曲線和符號(hào)。其正向特性與普通二極管相似，不同的是反向擊穿電壓較低，且擊穿特性曲線很陡，其反向擊穿是可逆的，只要對(duì)反向電流加以限制，就不會(huì)發(fā)生“熱擊穿”，當(dāng)去掉反向電壓后，穩(wěn)壓管又恢復(fù)正常。下頁(yè)上頁(yè)首頁(yè)

穩(wěn)壓二極管在電路中起穩(wěn)壓作用時(shí)應(yīng)工作在反向擊穿區(qū)，反向電流在很大范圍內(nèi)變化時(shí)，擊穿電壓基本不變，因而具有穩(wěn)壓作用。

（2）穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù)1）穩(wěn)定電壓

Uz:穩(wěn)定電壓是指當(dāng)流過規(guī)定電流時(shí)，穩(wěn)壓二極管兩端的反向電壓值，其值決定于穩(wěn)壓二極管的反向擊穿電壓。不同型號(hào)的穩(wěn)壓管其穩(wěn)定電壓值不同。同一型號(hào)的管子，由于制造工藝的分散性，各個(gè)管子的Uz值也有差別。例如穩(wěn)壓管2CW21A，其穩(wěn)壓范圍為4~5.5V之間，但對(duì)某一只穩(wěn)壓二極管而言，穩(wěn)定電壓Uz是確定的。下頁(yè)上頁(yè)首頁(yè)2）穩(wěn)定電流

IZ:穩(wěn)定電流是指穩(wěn)壓管工作在穩(wěn)壓狀態(tài)時(shí)，穩(wěn)壓管中的電流，當(dāng)工作電流低于IZ時(shí)，穩(wěn)壓效果變差，若低于最小穩(wěn)定電流

Imin，穩(wěn)壓管將失去穩(wěn)壓作用；當(dāng)大于最大穩(wěn)定電流

Imax，管子將因過流而損壞。一般情況是工作電流較大時(shí)，穩(wěn)壓性能較好。但電流要受穩(wěn)壓管功耗的限制。下頁(yè)上頁(yè)首頁(yè)3）最大耗散功率

PZM:它是指穩(wěn)壓管正常工作時(shí)，管子上允許的最大耗散功率。若使用中穩(wěn)壓管的功率損耗超過此值，管子會(huì)因過熱而損壞。穩(wěn)壓管的最大功率損耗和PN結(jié)的面積、散熱條件等有關(guān)。由耗散功率PZM和穩(wěn)定電壓UZ可以決定最大穩(wěn)定電流Imax。穩(wěn)壓管正常工作時(shí)，PN結(jié)的功率損耗為PZ=UZ

IZ

。

下頁(yè)上頁(yè)首頁(yè)4）電壓溫度系數(shù)

σ:σ指穩(wěn)壓管溫度變化1℃時(shí)，所引起的穩(wěn)定電壓變化的百分比。一般情況下，穩(wěn)定電壓大于7V的穩(wěn)壓管σ為正值，即當(dāng)溫度升高時(shí)，穩(wěn)定電壓值增大。而穩(wěn)定電壓小于4V的穩(wěn)壓管，σ為負(fù)值，即當(dāng)溫度升高時(shí)，穩(wěn)定電壓值減小。如2CW11，UZ=3.2~4.5V，σ=-(0.05%~0.03%)/℃

，

若σ=-0.05%/℃，則表明當(dāng)溫度升高1℃時(shí)，穩(wěn)定電壓減小0.05%。穩(wěn)定電壓在4~7V間的穩(wěn)壓管，其σ值較小，穩(wěn)定電壓值受溫度影響較小，性能比較穩(wěn)定。下頁(yè)上頁(yè)首頁(yè)5）動(dòng)態(tài)電阻

rZ:rZ是穩(wěn)壓管工作在穩(wěn)壓區(qū)時(shí)，兩端電壓變化量與電流變化量之比，即

。rZ值越小，則穩(wěn)壓性能越好。同一穩(wěn)壓管一般工作電流越大時(shí)，rZ值越小。通常手冊(cè)上給出的

值是在規(guī)定的穩(wěn)定電流之下測(cè)得的。下頁(yè)上頁(yè)首頁(yè)

（3）使用穩(wěn)壓管應(yīng)注意的問題

①穩(wěn)壓管穩(wěn)壓時(shí)，一定要外加反向電壓，保證管子工作在反向擊穿區(qū)。當(dāng)外加的反向電壓值大于或等于UZ時(shí)，才能起到穩(wěn)壓作用；若外加的電壓值小于

UZ，穩(wěn)壓二極管相當(dāng)于普通的二極管使用。

②在穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路中，一定要配合限流電阻的使用，保證穩(wěn)壓管中流過的電流在規(guī)定的范圍之內(nèi)。下頁(yè)上頁(yè)首頁(yè)4.穩(wěn)壓管應(yīng)用電路

例題1 如圖1-26所示穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路，若限流電阻R＝1.6KΩ

，UZ＝12V，IZmax=18mA，通過穩(wěn)壓管V的電流IZ等于多少？限流電阻的值是否合適？

解：由圖可知,

因?yàn)?/p>

，

可知：限流電阻的值合適。下頁(yè)上頁(yè)首頁(yè)圖1-26 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路

例題2 穩(wěn)壓管限幅電路。如圖1-27（a）所示，輸入電壓ui為幅度為10V的正弦波，電路中使用兩個(gè)穩(wěn)壓管對(duì)接，已知

UZ1=6V，UZ2=3V，穩(wěn)壓二極管的正向?qū)▔航禐?.7V，試對(duì)應(yīng)輸入電壓ui

畫出輸出電壓uO的波形。

解：輸出電壓uO的波形如圖1-27(b)所示，

uO被限定在

－6.7~+3.7V之間。圖1-27 穩(wěn)壓二極管限幅電路2．發(fā)光二極管

發(fā)光二極管是一種光發(fā)射器件，英文縮寫是

LED。此類管子通常由鎵（Ga）、砷（As）、磷（P）等元素的化合物制成，管子正向?qū)?，?dāng)導(dǎo)通電流足夠大時(shí)，能把電能直接轉(zhuǎn)換為光能，發(fā)出光來。目前發(fā)光二極管的顏色有紅、黃、橙、綠、白和藍(lán)6種，所發(fā)光的顏色主要取決于制作管子的材料，例如用砷化鎵發(fā)出紅光，而用磷化鎵則發(fā)出綠光。其中白色發(fā)光二極管是新型產(chǎn)品，主要應(yīng)用在手機(jī)背光燈、液晶顯示器背光燈、照明等領(lǐng)域。下頁(yè)上頁(yè)首頁(yè)

發(fā)光二極管工作時(shí)導(dǎo)通電壓比普通二極管大，其工作電壓隨材料的不同而不同，一般為1.7~2.4V。普通綠、黃、紅、橙色發(fā)光二極管工作電壓約為2V；白色發(fā)光二極管的工作電壓通常高于2.4V；藍(lán)色發(fā)光二極管的工作電壓一般高于3.3V。發(fā)光二極管的工作電流一般在2~25mA的范圍。

發(fā)光二極管應(yīng)用非常廣泛，常用作各種電子設(shè)備如儀器儀表、計(jì)算機(jī)、電視機(jī)等的電源指示燈和信號(hào)指示等，還可以做成七段數(shù)碼顯示器等。下頁(yè)上頁(yè)首頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)首頁(yè)圖1-28發(fā)光二極管的外形、符號(hào)和常見實(shí)物3．光電二極管

光電二極管又稱為光敏二極管，是一種光接受器件，其PN結(jié)工作在反偏狀態(tài)，它可以將光能轉(zhuǎn)換為電能，實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。

圖1-29所示為光電二極管的基本電路符號(hào)。此類管子在管殼上有一個(gè)玻璃窗口，以便接受光照。當(dāng)窗口接受到光照時(shí)，形成反向電流

IRL，通過回路中的電阻RL就可得到電壓信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。光電二極管受到的光照越強(qiáng)，反向電流也越大，它的反向電流與光照度成正比。下頁(yè)上頁(yè)首頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)首頁(yè)圖1-29光電二極管的基本電路、符號(hào)和常見實(shí)物

光電二極管的應(yīng)用非常廣泛，可用于光測(cè)量、光電控制等，如遙控接受器、光纖通信、激光頭等都離不開光電二極管。大面積的光電二極管還可以作為能源器件，即光電池，這是一種極有發(fā)展前途的綠色能源。

光電二極管的檢測(cè)方法和普通二極管的一樣，通常正向電阻為幾千歐，反向電阻為無窮大。否則光電二極管質(zhì)量變差或損壞。當(dāng)受到光線照射時(shí)，反向電阻顯著變化,正向電阻不變。下頁(yè)上頁(yè)首頁(yè)4．變?nèi)荻O管

變?nèi)荻O管是利用PN結(jié)電容可變?cè)碇瞥傻陌雽?dǎo)體器件,它仍工作在反向偏置狀態(tài)，當(dāng)外加的反偏電壓變化時(shí)，其電容也量也隨著改變。它的壓控特性曲線和電路符號(hào)如圖1-30所示。變?nèi)荻O管可當(dāng)作可變電容使用，主要用于高頻技術(shù)中。下頁(yè)上頁(yè)首頁(yè)圖1-30變?nèi)荻O管的壓控特性曲線、符號(hào)和常見實(shí)物