二極體種類及應用

2022-11-01 00:39:05 字數 4598 閱讀 1078

二極體一、二極體的種類

二極體有多種型別:按材料分,有鍺二極體、矽二極體、砷化鎵二極體等;按製作工藝可分為面接觸二極體和點接觸二極體;按用途不同又可分為整流二極體、檢波二極體、穩壓二極體、變容二極體、光電二極體、發光二極體、開關二極體、快速恢復二極體等;接構型別來分,又可分為半導體結型二極體,金屬半導體接觸二極體等;按照封裝形式則可分為常規封裝二極體、特殊封裝二極體等。下面以用途為例,介紹不同種類二極體的特性。

1.整流二極體

整流二極體的作用是將交流電源整流成脈動直流電,它是利用二極體的單向導電特性工作的。

因為整流二極體正向工作電流較大,工藝上多採用面接觸結構。南於這種結構的二極體結電容較大, 因此整流二極體工作頻率一般小於3khz。

整流二極體主要有全密封金屬結構封裝和塑料封裝兩種封裝形式。通常情況下額定正向t作電流lf在l a以上的整流二極體採用金屬殼封裝,以利於散熱;額定正向工作電流在la以下的採用全塑料封裝。另外,由於t藝技術的不斷提高,也有不少較大功率的整流二極體採用塑料封裝,在使用中應予以區別。

由於整流電路通常為橋式整流電路(如圖1所示),故一些生產廠家將4個整流二極體封

裝在一起,這種冗件通常稱為整流橋或者整流全橋(簡稱全橋)。常見整流二極體的外形如圖2所示。

選用整流二極體時,主要應考慮其最大整流電流、最大反向丁作電流、截止頻率及反向恢復時間等引數。

普通串聯穩壓電源電路中使用的整流二極體,對截止頻率的反向恢復時間要求不高,只要根據電路的要求選擇最大整流電流和最大反向工作電流符合要求的整流二極體(例如l n系列、2cz系列、rlr系列等)即可。

開關穩壓電源的整流電路及脈衝整流電路中使用的整流二極體,應選用工作頻率較高、

反向恢復時間較短的整流二極體或快恢復二極體。

2.檢波二極體

檢波二極體是把疊加在高頻載波中的低頻訊號檢出來的器件,它具有較高的檢波效率和良好的頻率特性。

檢波二極體要求正向壓降小,檢波效率高,結電容小,頻率特性好,其外形一般採用ea玻璃封裝結構。一般檢波二極體採用鍺材料點接觸型結構。

選用檢波二極體時,應根據電路的具體要求來選擇工作頻率高、反向電流小、正向電流足夠大的檢波二極體。

3.開關二極體

由於半導體二極體存正向偏樂下導通電阻很小。而在施加反向偏壓截止時。截止電阻很大,存開關電路中利用半導體二極體的這種單向導電特性就可以對電流起接通和關斷的作用,故把用於這一目的的半導體二極體稱為開關二極體。

開關二極體主要應用於收錄機、電視機、影碟機等家用電器及電子裝置有開關電路、檢波電路、高頻脈衝整流電路等。

中速開關電路和檢波電路可以選用2ak系列普通開關二極體。高速開關電路可以選用rls系列、1ss系列、1n系列、2ck系列的高速開關二極體。要根據應用電路的主要引數(例如正向電流、最高反向電壓、反向恢復時問等)來選擇開關二極體的具體型號。

4.穩壓二極體

穩壓二極體義名齊納二極體。穩壓二極體是利用pn結反向擊穿時電壓基本上不隨電流變化而變化的特點來達到穩壓的目的,因為它能在電路中起穩壓作用,故稱為穩壓二極體(簡稱穩壓管) 。穩壓二極體是根據擊穿電壓來分擋的,其穩壓值就是擊穿電壓值。

穩壓二極體主要作為穩壓器或電壓基準元件使用,穩壓二極體可以串聯起來得到較高的穩壓值。

選用的穩壓二極體應滿足應朋電路中主要引數的要求。穩壓二極體的穩定電壓值應與應用電路的基準電壓值相同,穩壓二極體的最大穩定電流應高於應用電路的最大負載電流50%左右。

5。快速恢復二極體(fr d)

快速恢復二極體(fast recovery diode)是一種新型的半導體二極體。這種二極體的開關特性好,反相恢復時間短,通常用於高頻開關電源中作為整流二極體。

快速恢復二極體的特點就是它的恢復時間很短,這一特點使其適合高頻(如電視機中的行頻)整流。快速恢復二極體有乙個決定其效能的重要引數——反向恢復時間。反向恢復時間的定義是,二極體從正嚮導通狀態急劇轉換到截止狀態,從輸出脈衝下降到零線開始。

到反向電源恢復到最大反向電流的10%所需要的時間,用符號表示。

超快速恢復二極體(srd)是在快速恢復二極體的基礎上研製的,它們的主要區別就是反向恢復時間更小。普通快速恢復二極體的反向恢復時間為幾百納秒,超快速恢復二極體(srd)的反向恢復時間一般為幾十納秒。數值越小的快速恢復二極體的工作頻率越高。

當工作頻率在幾十至幾百k h z時,普通整流二極體正反向電壓變化的時間慢於恢復時間,普通整流二極體就不能正常實現單嚮導通而進行整流工作了.此時就要用快速恢復整流二極體才能勝任,因此,彩電等家用電器採用開關電源供電的整流二極體通常為快速恢復二極體,而不能用普通整流二極體代替,否則,用電器可能會不能正常工作。

常見快速恢復二極體的外形如圖3所示。

6。肖特基二極體(sbd)

肖特基二極體是肖特基勢壘二極體(sehottky barrier diode,簡稱sbd)的簡稱。足近年來生產的低功耗、大電流、超高速半導體器件。其反向恢復時問極短(可以小到幾納秒),正嚮導通壓降僅0.

4 v左右,而整流電流卻可達到幾千安培,這些優良特性是快恢復二極體所無法比擬的。

肖特基二極體是用貴重金屬(金、銀、鋁、鉑等)為正極,以n型半導體為負極,利用二者接觸面上形成的勢壘具有整流特性而製成的金屬一半導體器件。

肖特基二極體通常用在高頻、大電流、低電壓整流電路中。常見的肖特基二極體外形如圖4所示。

7.瞬態電壓抑制二極體

瞬態電壓抑制二極體簡稱t v p管(transient—voltage—suppressor)。它是在穩壓管的工藝基礎上發展起來的一種半導體器件,主要應用於對電壓的快速過壓保護電路中。可廣泛用於計算機、電子儀表、通訊裝置、家用電器以及野外作業的機載/船用及汽車用電子裝置,並可以作為人為操作引起的過電壓衝擊或霄電對裝置的電擊等保護元件。

瞬態電壓抑制二極體按照其峰值脈衝功率可以分為四類:50()w、1000w、1500w、5000w。每類按照其標稱電壓分為若干種。

瞬態電壓抑制二極體在兩端電壓高於額定值時,會瞬間導通,兩端電阻將以極高的速度從高阻改變為低阻,從而吸收乙個極大的電流,將管子兩端的電壓鉗位在乙個預定的數值上。瞬態電壓抑制二極體的外形如圖5所示。

8.發光二極體

發光二極體的英文簡稱是led,它是採用磷化鎵、磷砷化鎵等半導體材料製成的、可以將電能直接轉換為光能的器件。發光二極體除了具有普通二極體的單向導電特性之外,還可以將電能轉換為光能。給發光二極體外加正向電壓時,它也處於導通狀態,當正向電流流過管芯時,發光二極體就會發光,將電能轉換成光能。

發光二極體的發光顏色主要由製作管子的材料以及摻人雜質的種類決定。目前常見的發光二極體發光顏色主要有藍色、綠色、黃色、紅色、橙色、白色等。其中白色發光二極體是新型產品,主要應用在手機背光燈、液晶顯示器背光燈、照明等領域。

發光二極體的工作電流通常為2~25ma。工作電壓(即正向壓降)隨著材料的不同而不同:普通綠色、黃色、紅色、橙色發光二極體的工作電壓約2v;白色發光二極體的工作電壓通常高於2.4v;藍色發光二極體的工作電壓通常高於3.3v。

發光二極體的工作電流不能超過額定值太高,否則,有燒毀的危險。故通常在發光二極體迴路中串聯乙個電阻r作為限流電阻。

紅外發光二極體是一種特殊的發光二極體,其外形和發光二極體相似,只是它發出的是紅外光,在正常情況下人眼是看不見的。其工作電壓約1.4v,工作電流一般小於20ma。 有些公司將兩個不同顏色的發光二極體封裝在一起,使之成為雙色二極體(又名變色發光二極體)。

這種發光二極體通常有三個引腳,其中乙個是公共端。它可以發出三種顏色的光(其中一種是兩種顏色的混和色),故通常作為不同工作狀態的指示器件。

常見發光二極體的外形如圖6所示。

9.雪崩二極體(**alanche diode)

雪崩二極體是在穩壓管工藝技術基礎上發展起來的一種微波功率器件,它在外加電壓的作用下可以產生高頻振盪。

雪崩二極體利用雪崩擊穿對晶體注入載流子,因載流子渡越半導體晶元需要一定的時間,所以其電流滯後於電壓,出現延遲時間,若適當地控制渡越時間,那麼,在電流和電壓關係上就會出現負阻效應,從而產生高頻振盪。它常被應用微波通訊、雷達、戰術飛彈、遙控、遙測、儀器儀表等裝置中。

10.雙向觸發二極體

雙向觸發二極體也稱二端交流器件(diac)。它是一種矽雙向電壓觸發開關器件,當雙向觸發二極體兩端施加的電壓超過其擊穿電壓時,兩端即導通,導通將持續到電流中斷或降到器件的最小保持電流才會再次關斷。雙向觸發二極體通常應用在過壓保護電路、移相電路、閘流體觸發電路、定時電路中。

雙向觸發二極體在常用的調光燈中的應用電路如圖7所示。

11.變容二極體

變容二極體(英文名稱variable—cacitance diode,縮寫為vcd)是利用反向偏壓來改變pn結電容量的特殊半導體器件。變容二極體相當於乙個容量可變的電容器,它的兩個電極之間的pn結電容大小,隨加到變容二極體兩端反向電壓大小的改變而變化。當加到變容二極體兩端的反向電壓增大時,變容二極體的容量減小。

由於變容二極體具有這一特性,所以它主要用於電調諧迴路(如彩色電視機的高頻頭)中,作為乙個可以通過電壓控制的自動微調電容器。

選用變容二極體時,應著重考慮其工作頻率、最高反向工作電壓、最大正向電流和零偏壓結電容等引數是否符合應用電路的要求,應選用結電容變化大、高q值、反向漏電流小的變容二極體。

二、二極體的識別與檢測

1.二極體的識別

晶體二極體在電路中常用vd加數字表示,如:vd5表示編號為5的二極體。在國家標準電路中,常用二極體的符號如圖8所示。

二極體的識別很簡單:小功率二極體的負極通常在表面用乙個色環標出;有些二極體也採用「p」、「n」符號來確定二極體極性,「p」表示正極,「n」表示負極;金屬封裝二極體通常在表面印有與極性一致的二極體符號;發光二極體則通常用引腳長短來識別正負極,長腳為正,短腳為負。

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一 根據構造分類 半導體二極體主要是依靠pn結而工作的。與pn結不可分割的點接觸型和肖特基型,也被列入一般的二極體的範圍內。包括這兩種型號在內,根據pn結構造面的特點,把晶體二極體分類如下 1 點接觸型二極體 點接觸型二極體是在鍺或矽材料的單晶元上壓觸一根金屬針後,再通過電流法而形成的。因此,其pn...

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