电子元器件篇---二极管

简介

二极管主要参数

2.1、二极管极性

2.2、正向额定电流

2.3、反向额定电压

2.3、正向冲击电流

2.4、正向导通压降

2.5、反向漏电流

2.6、反向恢复时间和反向恢复电流

2.7、结电容和寄生电感

二极管种类

二极管用途

1、开关电路

2、限幅电路

3、稳压电路

4、变容电路

简介

二极管是因其独特的单向导电特性被广泛应用于电路设计当中。二极管又称晶体二极管，简称二极管，它是只往一个方向传送电流的电子零件，前身是1904年英国物理学家弗莱明发明的真空电子二极管，它是依靠阴极热发射电子到阳极实现导通它是依靠阴极热发射电子到阳极实现导通。

二极管主要参数

2.1、二极管极性

二极管具有正向导电的特性，所以在使用二极管时，如果有线路板，则首先判断线路板二极管位置上的焊接方向，然后确定二极管的极性。线路板丝印一般如下图所示，常见情况为：1、丝印里有一测丝印线加粗为负极；2、丝印里有一侧含有倒角为负；3、丝印内部含有一个二极管的图标则箭头就代表二极管的正极，垂直线条代表负极。

二极管器件的极性判断，从器件表面可以直接判断极性的常见情况为：

1、器件表面印有黑色或白色圆环的为负极，另一端为正极；

2、器件底部标有正三角的标记，则三角只想的一端为负极，另一端为正极；

3、器件底部标有‘T’字型的标记，则一横的一边是正极，三角形符号的“边”靠近的极性正，“角”靠近的是负极；

4、直插型发光二极管比较常见，正负极区分方法为长引脚为正极，短引脚为负极；

5、外观上有明显的电路符号标记，箭头的一端为正极，垂直线的一端为负极；

从器件表面无法直接判断极性的情况需要就是用万用表进行测量，测量方法为：

使用二极管档进行测试，当红表笔接触二极管正极，黑表笔接触二极管负极时会显示二极管的导通压降，但二极管正向电压用这种仪表获得的正向电压读数通常小于“正常”下降 0.7 伏（硅）和 0.3 伏（锗），因为仪表提供的电流比例很小；反接则显示不出电压值。
使用电阻档进行测试，当红表笔接触二极管正极，黑表笔接触二极管负极时会显示一个很小的阻值，反之则显示短路为无穷大的一个阻值。

2.2、正向额定电流

正向额定电流指二极管在室温下长期连续工作时允许通过的最大电流值，但在通过正向额定电流时会产生大量热量，如果使用环境不能做到很好的散热，超过二极管工作的温度范围时，即使正向通过的电流未超出正向额定电流，依然会出现二极管损坏的现象。比如5A/100V的二极管，5A就是额定电流。

2.3、反向额定电压

反向额定电压是指在二极管反接时所能承受的最高电压值，比如5A/100V的二极管，其额定反压就是100V。例如在整流电路中总有二极管是处于电压反向加载在两端的，因此在此种电路中需考虑改参数的选择，一般在选型时是保证低于反向额定电压的前提下再留有足够的裕量。

2.3、正向冲击电流

正向冲击电流是指该型号的二极管能够承受多大的冲击电流而不坏，该电流是非重复性，且持续时间极短的情况，来保证在含有浪涌电流或开机时启动电流过大的情况下该器件不能损坏的参数。

2.4、正向导通压降

正向导通压降是指二极管在正向导通流过电流的时候产生的压降。这个压降和正向电流以及温度有关。通常硅二极管，电流越大，压降越大。温度越高，压降越小。但是碳化硅二极管却是温度越高，压降越大。

2.5、反向漏电流

二极管在反向截止的时候，并不是完全理想的截止。在承受反压得时候，会有些微小的电流从阴极漏到阳极。这个电流通常很小，而且反压越高，漏电流越大，温度越高，漏电流越大。大的漏电流会带来较大的损耗，特别在高压应用场合。

2.6、反向恢复时间和反向恢复电流

这个是二极管的重要指标，所谓的快恢复，慢恢复二极管就是以此为标准。二极管在从正偏转换到反偏的时候，会出现较大的反向恢复电流从阴极流向阳极，其反向电流先上升到峰值，然后下降到零。那么其上升下降的时间就是反向恢复时间，峰值电流就是反向恢复电流。这个在高频率的应用中会带来很大损耗。而反向恢复时间和电流和二极管截止时，正向电流的下降速率正相关。解决这个问题，一就是用恢复时间更快的二极管，二是采用ZCS方式关断二极管。

2.7、结电容和寄生电感

结电容是二极管的一个寄生参数，可以看作在二极管上并联的电容；二极管寄生电感主要由引线引起，可以看作串联在二极管上的电感。

二极管种类

二极管可根据二极管的材料和功能等相关因素进行分类，按照材料分类分为硅管和锗管，按功能进行分类常见的类型如下所示：

检波二极管：常用于把叠加在高频载波上的低频信号检出来的器件，它具有较高的检波效率和良好的频率特性，采用锗材料点接触型、工作频率可达400MHz，正向压降小，结电容小，检波效率高，频率特性好，为2AP型。；

整流二极管：常用于将交流电转化为直流电的电路中，采用面接触结构，多采用硅材料，能承受较大的正向电流和较高的反向电压。性能较稳定，但因结电容较大，不宜工作在高频电路中，所以不能作为检波管使用。

开关二极管：为在电路上进行“开”、“关”而特殊设计制造的一类二极管。它由导通变为截止或由截止变为导通所需的时间比一般二极管短。开关二极管从截止(高阻状态)到导通(低阻状态)的时间叫开通时间；从导通到截止的时间叫反向恢复时间；两个时间之和称为开关时间。一般反向恢复时间大于开通时间，故在开关二极管的使用参数上只给出反向恢复时间。开关二极管的开关速度是相当快的，像硅开关二极管的反向恢复时间只有几纳秒，即使是锗开关二极管，也不过几百纳秒。

稳压二极管：指利用PN结反向击穿状态，其电流可在很大范围内变化而电压基本不变的现象，制成的起稳压作用的二极管。稳压二极管的伏安特性曲线的正向特性和普通二极管差不多，反向特性是在反向电压低于反向击穿电压时，反向电阻很大，反向漏电流极小。但是，当反向电压临近反向电压的临界值时，反向电流骤然增大，称为击穿。

变容二极管：利用PN结电容(势垒电容)与其反向偏置电压Vr的依赖关系及原理制成的二极管，在高频调谐、通信等电路中作可变电容器使用。变容二极管属于反偏压二极管，改变其PN结上的反向偏压，即可改变PN结电容量。反向偏压越高，结电容则越少，反向偏压与结电容之间的关系是非线性的。

发光二极管：发光二极管简称为LED。由含镓(Ga)、砷(As)、磷(P)、氮(N)等的化合物制成。当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管。砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光，氮化镓二极管发蓝光。因化学性质又分有机发光二极管OLED和无机发光二极管LED。

阻尼二极管：类似于高频、高压整流二极管，其特点是具有较低有电压降和较高的工作频率，且能承受较高的反向击穿电压和较大的峰值电流。阻尼二极管主要用在电视机中，作为阻尼二极管、升压整流二极管或大电流开关二极管使用。

二极管用途

半导体二极管由于其极好的特性，几乎适用于所有的电子电路当中，以下介绍四种常用的电路环境。

1、开关电路

在数字、集成电路中利用二极管的单向导电性实现电路的导通或断开，这一技术已经得到广泛应用。开关二极管可以很好的保护的电路，防止电路因为短路等问题而被烧坏，也可实现传统开关的功能。开关二极管还有一个特性就是开关的速度很快。这是传统开关所无法比拟的。

2、限幅电路

在电子电路中，常用限幅电路对各种信号进行处理。它是用来让信号在预置的电平范围内，有选择地传输一部分信号。大多数二极管都可作为限幅使用，但有些时候需要用到专用限幅二极管，如保护仪表时。

3、稳压电路

在稳压电路中通常需要使用齐纳二极管，它是一种利用特殊工艺制造的面结型硅把半导体二极管，这种特殊二极管杂质浓度比较高，空间电荷区内的电荷密度大，容易形成强电场。当齐纳二极管两端反向电压加到某一值，反向电流急增，产生反向击穿。

4、变容电路

在变容电路中常用变容二极管来实现电路的自动频率控制、调谐、调频以及扫描振荡等。