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眾所周知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zui早的半導(dǎo)體器件之一,其應(yīng)用也非常廣泛。
強(qiáng)茂二極管的工作原理
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,外界電場和自建電場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,外界電場和自建電場進(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,p-n結(jié)空間電荷層中的電場強(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,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。
強(qiáng)茂二極管的類型
強(qiáng)茂二極管種類有很多,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),又可分為點接觸型二極管、面接觸型二極管及平面型二極管。點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“PN結(jié)”。由于是點接觸,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。
強(qiáng)茂二極管的導(dǎo)電特性
強(qiáng)茂二極管zui重要的特性就是單方向?qū)щ娦浴T陔娐分?,電流只能從二極管的正極流入,負(fù)極流出。下面通過簡單的實驗說明二極管的正向特性和反向特性。
1. 正向特性。
在電子電路中,將強(qiáng)茂二極管的正極接在高電位端,負(fù)極接在低電位端,強(qiáng)茂二極管就會導(dǎo)通,這種連接方式,稱為正向偏置。必須說明,當(dāng)加在強(qiáng)茂二極管兩端的正向電壓很小時,強(qiáng)茂二極管仍然不能導(dǎo)通,流過強(qiáng)茂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,強(qiáng)茂二極管才能直正導(dǎo)通。導(dǎo)通后強(qiáng)茂二極管兩端的電壓基本上保持不變(鍺管約為0.3V,硅管約為0.7V),稱為強(qiáng)茂二極管的“正向壓降”。
2. 反向特性。
在電子電路中,強(qiáng)茂二極管的正極接在低電位端,負(fù)極接在高電位端,此時強(qiáng)茂二極管中幾乎沒有電流流過,此時強(qiáng)茂二極管處于截止?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,仍然會有微弱的反向電流流過強(qiáng)茂二極管,稱為漏電流。當(dāng)強(qiáng)茂二極管兩端的反向電壓增大到某一數(shù)值,反向電流會急劇增大,強(qiáng)茂二極管將失去單方向?qū)щ娞匦?,這種狀態(tài)稱為二極管的擊穿。
強(qiáng)茂二極管的主要參數(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)。不同類型的強(qiáng)茂二極管有不同的特性參數(shù)。對初學(xué)者而言,必須了解以下幾個主要參數(shù):
1、額定正向工作電流
是指強(qiáng)茂二極管長期連續(xù)工作時允許通過的zui大正向電流值。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140左右,鍺管為90左右)時,就會使管芯過熱而損壞。所以,強(qiáng)茂二極管使用中不要超過二極管額定正向工作電流值。例如,常用的強(qiáng)茂的IN4001-4007型鍺二極管的額定正向工作電流為1A。
2、zui高反向工作電壓
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zui高反向工作電壓值。例如,IN4001二極管反向耐壓為50V,IN4007反向耐壓為1000V。
3、反向電流
反向電流是指二極管在規(guī)定的溫度和zui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娦阅茉胶谩V档米⒁獾氖欠聪螂娏髋c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75時,它的反向電流已達(dá)8mA,不僅失去了單方向?qū)щ娞匦?,還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。
強(qiáng)茂代理的二極管的識別
小功率二極管的N極(負(fù)極),在二極管外表大多采用一種色圈標(biāo)出來,有些二極管也用二極管專用符號來表示P極(正極)或N極(負(fù)極),也有采用符號標(biāo)志為“P”、“N”來確定二極管極性的。發(fā)光二極管的正負(fù)極可從引腳長短來識別,長腳為正,短腳為負(fù)。用數(shù)字式萬用表去測二極管時,紅表筆接二極管的正極,黑表筆接二極管的負(fù)極,此時測得的阻值才是二極管的正向?qū)ㄗ柚?,這與指針式萬用表的表筆接法剛好相反。
三極管
半導(dǎo)體電子器件,有兩個PN結(jié)組成,可以對電流起放大作用,有3個引腳,分別為集電極(c),基極(b),發(fā)射極(e).有PNP和NPN型兩種,以材料分有硅材料和鍺材料兩種。