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電子元器件科普:二極管的導電特性、主要參數及作用

來源:電子元器件百科| 發布日期:2023-11-14 10:47

二極管具有陽極和陰極兩個端子,電流只能往單一方向流動。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。對二極管所具備的這種單向特性的應用,通常稱之為“整流”功能,可將交流電轉變為脈動直流電,例如:無線電接收器對無線電信號的調制,就是通過整流來完成的。

二極管的英文是diode。二極管的正。負二個端子,正端稱為陽極,負端稱為陰極。電流只能從陽極向陰極方向移動。一些初學者容易產生這樣一種錯誤認識:“半導體的一‘半’是一半的‘半’;面二極管也是只有一‘半’電流流動(這是錯誤的),所有二極管就是半導體 ”。其實二極管與半導體是完全不同的東西。我們只能說二極管是由半導體組成的器件。半導體無論那個方向都能流動電流。

二極管的導電特性

二極管重要的特性就是單方向導電性。在電路中,電流只能從二極管的正極流入,負極流出。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,將二極管的正極接在高電位端,負極接在低電位端,二極管就會導通,這種連接方式,稱為正向偏置。必須說明,當加在二極管兩端的正向電壓很小時,二極管仍然不能導通,流過二極管的正向電流十分微弱。只有當正向電壓達到某一數值(這一數值稱為“門檻電壓”,鍺管約為0.2V,硅管約為0.6V)以后,二極管才能直正導通。導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,負極接在高電位端,此時二極管中幾乎沒有電流流過,此時二極管處于截止狀態,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二極管,稱為漏電流。當二極管兩端的反向電壓增大到某一數值,反向電流會急劇增大,二極管將失去單方向導電特性,這種狀態稱為二極管的擊穿。

二極管的主要參數

用來表示二極管的性能好壞和適用范圍的技術指標,稱為二極管的參數。不同類型的二極管有不同的特性參數。對初學者而言,必須了解以下幾個主要參數:

1、額定正向工作電流

是指二極管長期連續工作時允許通過的正向電流值。因為電流通過管子時會使管芯發熱,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,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,會將管子擊穿,失去單向導電能力。為了保證使用安全,規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,管子的單方向導電性能越好。值得注意的是反向電流與溫度有著密切的關系,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8mA,不僅失去了單方向導電特性,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定性。

二極管的作用

1、整流:利用二極管單向導電性,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:二極管在正向電壓作用下電阻很小,處于導通狀態,相當于一只接通的開關;在反向電壓作用下,電阻很大,處于截止狀態,如同一只斷開的開關。利用二極管的開關特性,可以組成各種邏輯電路。

3、限幅:二極管正向導通后,它的正向壓降基本保持不變(硅管為0.7V,鍺管為0.3V)。利用這一特性,在電路中作為限幅元件,可以把信號幅度限制在一定范圍內。

4、續流:在開關電源的電感中和繼電器等感性負載中起續流作用。

5、檢波:在收音機中起檢波作用。

6、變容:使用于電視機的高頻頭中。

7、顯示:用于VCD、DVD、計算器等顯示器上。

8、穩壓:穩壓二極管實質上是一個面結型硅二極管,穩壓二極管工作在反向擊穿狀態。在二極管的制造工藝上,使它有低壓擊穿特性。穩壓二極管的反向擊穿電壓恒定,在穩壓電路中串入限流電阻,使穩壓管擊穿后電流不超過允許值,因此擊穿狀態可以長期持續并不會損壞。

9、觸發:觸發二極管又稱雙向觸發二極管(DIAC)屬三層結構,具有對稱性的二端半導體器件。常用來觸發雙向可控硅 ,在電路中作過壓保護等用途。

總結,幾乎在所有的電子電路中,都要用到半導體二極管,它在許多的電路中起著重要的作用,它是誕生早的半導體器件之一,其應用也非常廣泛。小功率二極管的N極(負極),在二極管外表大多采用一種色圈標出來,有些二極管也用二極管專用符號來表示P極(正極)或N極(負極),也有采用符號標志為“P”、“N”來確定二極管極性的。發光二極管的正負極可從引腳長短來識別,長腳為正,短腳為負。用數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極,此時測得的阻值才是二極管的正向導通阻值,這與指針式萬用表的表筆接法剛好相反。