二極管具有陽極和陰極兩個(gè)端子,電流只能往單一方向流動(dòng)。也就是說,電流可以從陽極流向陰極,而不能從陰極流向陽極。對(duì)二極管所具備的這種單向特性的應(yīng)用,通常稱之為“整流”功能,可將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)槊}動(dòng)直流電,例如:無線電接收器對(duì)無線電信號(hào)的調(diào)制,就是通過整流來完成的。
二極管的英文是diode。二極管的正。負(fù)二個(gè)端子,正端稱為陽極,負(fù)端稱為陰極。電流只能從陽極向陰極方向移動(dòng)。一些初學(xué)者容易產(chǎn)生這樣一種錯(cuò)誤認(rèn)識(shí):“半導(dǎo)體的一‘半’是一半的‘半’;面二極管也是只有一‘半’電流流動(dòng)(這是錯(cuò)誤的),所有二極管就是半導(dǎo)體 ”。其實(shí)二極管與半導(dǎo)體是完全不同的東西。我們只能說二極管是由半導(dǎo)體組成的器件。半導(dǎo)體無論那個(gè)方向都能流動(dòng)電流。
二極管的導(dǎo)電特性
二極管重要的特性就是單方向?qū)щ娦?。在電路中,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(shí)驗(yàn)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,將二極管的正極接在高電位端,負(fù)極接在低電位端,二極管就會(huì)導(dǎo)通,這種連接方式,稱為正向偏置。必須說明,當(dāng)加在二極管兩端的正向電壓很小時(shí),二極管仍然不能導(dǎo)通,流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,二極管才能直正導(dǎo)通。導(dǎo)通后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),稱為二極管的“正向壓降”。
2. 反向特性
在電子電路中,二極管的正極接在低電位端,負(fù)極接在高電位端,此時(shí)二極管中幾乎沒有電流流過,此時(shí)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(shí),仍然會(huì)有微弱的反向電流流過二極管,稱為漏電流。當(dāng)二極管兩端的反向電壓增大到某一數(shù)值,反向電流會(huì)急劇增大,二極管將失去單方向?qū)щ娞匦裕@種狀態(tài)稱為二極管的擊穿。
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的特性參數(shù)。對(duì)初學(xué)者而言,必須了解以下幾個(gè)主要參數(shù):
1、額定正向工作電流
是指二極管長期連續(xù)工作時(shí)允許通過的正向電流值。因?yàn)殡娏魍ㄟ^管子時(shí)會(huì)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(shí),就會(huì)使管芯過熱而損壞。所以,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IN4001-4007型鍺二極管的額定正向工作電流為1A。
2、反向工作電壓
加在二極管兩端的反向電壓高到一定值時(shí),會(huì)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(shí)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(shí),它的反向電流已達(dá)8mA,不僅失去了單方向?qū)щ娞匦裕€會(huì)使管子過熱而損壞。又如,2CP10型硅二極管,25時(shí)反向電流僅為5uA,溫度升高到75時(shí),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。
二極管的作用
1、整流: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沖直流電
2、開關(guān):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:二極管正向?qū)ê螅恼驂航祷颈3植蛔儯ü韫転?.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、續(xù)流:在開關(guān)電源的電感中和繼電器等感性負(fù)載中起續(xù)流作用。
5、檢波:在收音機(jī)中起檢波作用。
6、變?nèi)荩菏褂糜陔娨暀C(jī)的高頻頭中。
7、顯示:用于VCD、DVD、計(jì)算器等顯示器上。
8、穩(wěn)壓:穩(wěn)壓二極管實(shí)質(zhì)上是一個(gè)面結(jié)型硅二極管,穩(wěn)壓二極管工作在反向擊穿狀態(tài)。在二極管的制造工藝上,使它有低壓擊穿特性。穩(wěn)壓二極管的反向擊穿電壓恒定,在穩(wěn)壓電路中串入限流電阻,使穩(wěn)壓管擊穿后電流不超過允許值,因此擊穿狀態(tài)可以長期持續(xù)并不會(huì)損壞。
9、觸發(fā):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(duì)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。
總結(jié),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,它是誕生早的半導(dǎo)體器件之一,其應(yīng)用也非常廣泛。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(hào)來表示P極(正極)或N極(負(fù)極),也有采用符號(hào)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(shí)別,長腳為正,短腳為負(fù)。用數(shù)字式萬用表去測(cè)二極管時(shí),紅表筆接二極管的正極,黑表筆接二極管的負(fù)極,此時(shí)測(cè)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。
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