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二極管由管芯、管殼和兩個電極構成。管芯就是一個PN結,在PN結的兩端各引出一個引線,并用塑料、玻璃或金屬材料作為封裝外殼,就構成了晶體二極管,如下圖所示。P區(qū)的引出的電極稱為正極或陽極,N區(qū)的引出的電極稱為負極或陰極。
二極管的伏安特性
半導體二極管的核心是PN結,它的特性就是PN結的特性——單向導電性。常利用伏安特性曲線來形象地描述二極管的單向導電性。
若以電壓為橫坐標,電流為縱坐標,用作圖法把電壓、電流的對應值用平滑的曲線連接起來,就構成二極管的伏安特性曲線,如下圖所示(圖中虛線為鍺管的伏安特性,實線為硅管的伏安特性)。
下面對二極管伏安特性曲線加以說明:
1.正向特性
二極管兩端加正向電壓時,就產生正向電流,當正向電壓較小時,正向電流極?。◣缀鯙榱悖?,這一部分稱為死區(qū),相應的A(A′)點的電壓稱為死區(qū)電壓或門檻電壓(也稱閾值電壓),硅管約為0.5V,鍺管約為0.1V,如圖中OA(OA′)段。
當正向電壓超過門檻電壓時,正向電流就會急劇地增大,二極管呈現(xiàn)很小電阻而處于導通狀態(tài)。這時硅管的正向導通壓降約為0.6~0.7V,鍺管約為0.2~0.3V,如圖中AB(A′B′)段。
二極管正向導通時,要特別注意它的正向電流不能超過最大值,否則將燒壞PN結。
2.反向特性
二極管兩端加上反向電壓時,在開始很大范圍內,二極管相當于非常大的電阻,反向電流很小,且不隨反向電壓而變化。此時的電流稱之為反向飽和電流IR,見圖中OC(OC′)段。
3.反向擊穿特性
二極管反向電壓加到一定數(shù)值時,反向電流急劇增大,這種現(xiàn)象稱為反向擊穿。此時對應的電壓稱為反向擊穿電壓,用UBR表示,如圖1.11中CD(C′D′)段。
4.溫度對特性的影響
由于二極管的核心是一個PN結,它的導電性能與溫度有關,溫度升高時二極管正向特性曲線向左移動,正向壓降減小;反向特性曲線向下移動,反向電流增大。
二極管的分類
一、按半導體材料分類
二極管按其使用的材料可分為鍺(Ge)二極管、硅(Si)二極管、砷化鎵(GaAs)二極管、磷化鎵(GaP)二極管等。
二、按封裝形式分類
二極管按其封裝形式可分為塑料二極管、玻璃二極管、金屬二極管、片狀二極管、無引線圓柱形二極管。
三、按結構分類
半導體二極管主要是依靠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管的范圍內。包括這兩種型號在內,根據(jù)PN結構造面的特點,把晶體二極管分類如下:
1、點接觸型二極管
點接觸型二極管是在鍺或硅材料的單晶片上壓觸一根金屬針后,再通過電流法而形成的。因此,其PN結的靜電容量小,適用于高頻電路。但是,與面結型相比較,點接觸型二極管正向特性和反向特性都差,因此,不能使用于大電流和整流。因為構造簡單,所以價格便宜。對于小信號的檢波、整流、調制、混頻和限幅等一般用途而言,它是應用范圍較廣的類型。
2、鍵型二極管
鍵型二極管是在鍺或硅的單晶片上熔接或銀的細絲而形成的。其特性介于點接觸型二極管和合金型二極管之間。與點接觸型相比較,雖然鍵型二極管的PN結電容量稍有增加,但正向特性特別優(yōu)良。多作開關用,有時也被應用于檢波和電源整流(不大于50mA)。在鍵型二極管中,熔接金絲的二極管有時被稱金鍵型,熔接銀絲的二極管有時被稱為銀鍵型。
3、合金型二極管
在N型鍺或硅的單晶片上,通過合金銦、鋁等金屬的方法制作PN結而形成的。正向電壓降小,適于大電流整流。因其PN結反向時靜電容量大,所以不適于高頻檢波和高頻整流。
4、擴散型二極管
在高溫的P型雜質氣體中,加熱N型鍺或硅的單晶片,使單晶片表面的一部變成P型,以此法PN結。因PN結正向電壓降小,適用于大電流整流。最近,使用大電流整流器的主流已由硅合金型轉移到硅擴散型。
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