二极管,二极管是什么意思

• 1 二极管的基本结构
• 2 点接触型二极管
• 3 面接触二极管
• 4 二极管的伏安特性
• 5 二极管的主要参数
• 6 半导体二极管的温度特性
• 7 半导体二极管的型号
• 8 普通二极管的检测

二极管的基本结构

二极管是由一个PN结构成的半导体器件，即将一个PN结加一两条电极引线做成管芯，并用管壳封装而成。P型区的引出线称为正极或阳极，N型区的引出线称为负极或阴极，如图1所示。

图1 二极管的结构及符号

普通二极管有硅管或锗管两种，它们的正向导通电压（PN结电压）差别较大，锗管为0.2～0.3V，硅管为0.6～0.7V。

点接触型二极管

点接触型二极管（如图2所示）是由一根很细的金属触丝(如三价元素铝)和一块半导体(如锗)的表面接触，然后在正方向通过很大的瞬时电流，使触丝和半导体牢固地熔接在一起，三价金属与锗结合构成PN结，并做出相应的电极引线，外加管壳密封而成。金属丝为正极，半导体薄片为负极。

由于点接触型二极管金属丝很细，形成的PN结面积很小，所以极间电容很小，同时，也不能承受高的反向电压和大的电流。这种类型的管子适于做高频检波和脉冲数字电路里的开关元件，也可用来作小电流整流。如2APl是点接触型锗二极管，最大整流电流为16mA，最高工作频率为15OMHz。

面接触二极管

面接触二极管（如图3所示）是利用扩散、多用合金及外延等掺杂方法，实现P型半导体和N型半导体直接接触而形成PN结的。

面接触二极管PN结的接触面积大，可以通过较大的电流，适用于大电流整流电路或在脉冲数字电路中作开关管。因其结电容相对较大，故只能在较低的频率下工作，在集成电路中可作电容用。如2CPl为面接触型硅二极管，最大整流电流为40OmA，最高工作频率只有3kHz。

部分二极管实物如图4所示。

图4 部分二极管的实物图

二极管的伏安特性

图5 二极管的伏安特性曲线

半导体二极管最重要的特性是单向导电性。即当外加正向电压时，它呈现的电阻（正向电阻）比较小，通过的电流比较大，当外加反向电压时，它呈现的电阻（反向电阻）很大，通过的电流很小（通常可以忽略不计）。反映二极管的电流随电压变化的关系曲线，叫做二极管的伏安特性，如图5所示。

（1）正向特性

当外加正向电压时，随着电压U的逐渐增加，电流I也增加。但在开始的一段，由于外加电压很低。外电场不能克服PN结的内电场，半导体中的多数载流子不能顺利通过阻挡层，所以这时的正向电流极小（该段所对应的电压称为死区电压，硅管的死区电压约为0～0.5伏，锗管的死区电压约为0～0.2伏）。当外加电压超过死区电压以后，外电场强于PN结的内电场，多数载流子大量通过阻挡层，使正向电流随电压很快增长。

即：当V＞0，二极管处于正向特性区域。正向区又分为两段：

当0＜V＜Vth时，正向电流为零，Vth称为死区电压或开启电压。

当V＞Vth时，开始出现正向电流，并按指数规律增长。

（2）反向特性

当外加反向电压时，所加的反向电压加强了内电场对多数载流子的阻挡，所以二极管中几乎没有电流通过。但是这时的外电场能促使少数载流子漂移，所以少数载流子形成很小的反向电流。由于少数载流子数量有限，只要加不大的反向电压就可以使全部少数载流子越过PN结而形成反向饱和电流，继续升高反向电压时反向电流几乎不再增大。当反向电压增大到某一值（曲线中的D点）以后，反向电流会突然增大，这种现象叫反向击穿，这时二极管失去单向导电性。所以一般二极管在电路中工作时，其反向电压任何时候都必须小于其反向击穿时的电压。

即：当V＜0时，二极管处于反向特性区域。反向区也分两个区域：

当VBR＜V＜0时，反向电流很小，且基本不随反向电压的变化而变化，此时的反向电流也称反向饱和电流IS。

当V≥VBR时，反向电流急剧增加，VBR称为反向击穿电压。

在反向区，硅二极管和锗二极管的特性有所不同。硅二极管的反向击穿特性比较硬、比较陡，反向饱和电流也很小；锗二极管的反向击穿特性比较软，过渡比较圆滑，反向饱和电流较大。从击穿的机理上看，硅二极管若|VBR|≥7 V时，主要是雪崩击穿；若VBR≤4 V则主要是齐纳击穿，当在4 V～7 V之间两种击穿都有，有可能获得零温度系数点。

二极管的主要参数

半导体二极管的参数包括最大整流电流IF、反向击穿电压VBR、最大反向工作电压VRM、反向电流IR、最高工作频率fmax和结电容Cj等。几个主要的参数介绍如下：

1、最大整流电流IF：是指管子长期运行时，允许通过的最大正向平均电流。因为电流通过PN结要引起管子发热，电流太大，发热量超过限度，就会使PN结烧坏。例如2APl最大整流电流为16mA。

2、反向击穿电压VBR：指管子反向击穿时的电压值。击穿时，反向电流剧增，二极管的单向导电性被破坏，甚至因过热而烧坏。一般手册上给出的最高反向工作电压约为击穿电压的一半，以确保管子安全运行。例如2APl最高反向工作电压规定为2OV， 而反向击穿电压实际上大于40V。

3、反向电流IR：指管子末击穿时的反向电流， 其值愈小，则管子的单向导电性愈好。由于温度增加，反向电流会急剧增加，所以在使用二极管时要注意温度的影响。

4、正向压降VD：在规定的正向电流下，二极管的正向电压降。小电流硅二极管的正向压降在中等电流水平下，约0.6～0.8V；锗二极管约0.2～0.3V。

5、动态电阻rd：反映了二极管正向特性曲线斜率的倒数。显然，rd与工作电流的大小有关，即：rd=△VD/△ID。

6、极间电容CJ：二极管的极间电容包括势垒电容和扩散电容，在高频运用时必须考虑结电容的影响。二极管不同的工作状态，其极间电容产生的影响效果也不同。

二极管的参数是正确使用二极管的依据，一般半导体器件手册中都给出不同型号管子参数。使用时，应特别注意不要超过最大整流电流和最高反向工作电压，否则将容易损坏管子。

半导体二极管的温度特性 

温度对二极管的性能有较大的影响，温度升高时，反向电流将呈指数规律增加，如硅二极管温度每增加8℃，反向电流将约增加一倍；锗二极管温度每增加12℃，反向电流大约增加一倍。另外，温度升高时，二极管的正向压降将减小，每增加1℃，正向压降VD大约减小2 mV，即具有负的温度系数。这些可以从图01.13所示二极管的伏安特性曲线上看出。

图6 温度对二极管伏安特性曲线的影响

半导体二极管的型号

国家标准对半导体器件型号的命名举例如下：

用数字代表同类型器件的不同型号用字母代表器件的类型，P代表普通管用字母代表器件的材料，A代表N型Ge.B代表P型Ge，C代表N型Si，D代表P型Si 2代表二极管，3代表三极管.

普通二极管的检测

普通二极管（包括检波二极管、整流二极管、阻尼二极管、开关二极管、续流二极管）是由一个PN结构成的半导体器件，具有单向导电特性。通过用万用表检测其正、反向电阻值，可以判别出二极管的电极，还可估测出二极管是否损坏。

（1）极性的判别

将万用表置于R×100档或R×1k档，两表笔分别接二极管的两个电极，测出一个结果后，对调两表笔，再测出一个结果。两次测量的结果中，有一次测量出的阻值较大（为反向电阻），一次测量出的阻值较小（为正向电阻）。在阻值较小的一次测量中，黑表笔接的是二极管的正极，红表笔接的是二极管的负极。

（2）单负导电性能的检测及好坏的判断

通常，锗材料二极管的正向电阻值为1kΩ左右，反向电阻值为300左右。硅材料二极管的电阻值为5kΩ左右，反向电阻值为（无穷大）。正向电阻越小越好，反向电阻越大越好。正、反向电阻值相差越悬殊，说明二极管的单向导电特性越好。

若测得二极管的正、反向电阻值均接近0或阻值较小，则说明该二极管内部已击穿短路或漏电损坏。若测得二极管的正、反向电阻值均为无穷大，则说明该二极管已开路损坏。

（3）反向击穿电压的检测

二极管反向击穿电压（耐压值）可以用晶体管直流参数测试表测量。其方法是：测量二极管时，应将测试表的“NPN/PNP”选择键设置为NPN状态，再将被测二极管的正极接测试表的“C”插孔内，负极插入测试表的“e”插孔，然后按下“V（BR）”键，测试表即可指示出二极管的反向击穿电压值。

也可用兆欧表和万用表来测量二极管的反向击穿电压、测量时被测二极管的负极与兆欧表的正极相接，将二极管的正极与兆欧表的负极相连，同时用万用表（置于合适的直流电压档）监测二极管两端的电压。如图7所示，摇动兆欧表手柄（应由慢逐渐加快），待二极管两端电压稳定而不再上升时，此电压值即是二极管的反向击穿电压。