一、二極管的特性
二極管最主要的特性是單向導電性,其伏安特性曲線如圖1所示,

圖1、二極管的伏安特性曲線
1、正向特性
當加在二極管兩(liang) 端的正向電壓(P為(wei) 正、N為(wei) 負)很小時(鍺管小於(yu) 0.1伏,矽管小於(yu) 0.5伏),管子不導通,處於(yu) “截止”狀態,當正向電壓超過一定數值後,管子才導通,電壓再稍微增大,電流急劇暗加(見曲線I段)。不同材料的二極管,起始電壓不同,矽管為(wei) 0.5-.7伏左右,鍺管為(wei) 0.1-0.3左右。
2、反向特性
二極管兩(liang) 端加上反向電壓時,反向電流很小,當反向電壓逐漸增加時,反向電流基本保持不變,這時的電流稱為(wei) 反向飽和電流(見曲線II段)。不同材料的二極管,反向電流大小不同,矽管約為(wei) 1微安到幾十微安,鍺管則可高達數百微安,另外,反向電流受溫度變化的影響很大,鍺管的穩定性比矽管差。
3、擊穿特性
當反向電壓增加到某一數值時,反向電流急劇增大,這種現象稱為(wei) 反向擊穿(見曲線III)。這時的反向電壓稱為(wei) 反向擊穿電壓,不同結構、工藝和材料製成的管子,其反向擊穿電壓值差異很大,可由1伏到幾百伏,甚至高達數千伏。
4、頻率特性
由於(yu) 結電容的存在,當頻率高到某一程度時,容抗小到使PN結短路。導致二極管失去單向導電性,不能工作,PN結麵積越大,結電容也越大,越不能在高頻情況下工作。
二、二極管的簡易測試方法
二極管的極性通常在管殼上注有標記,如無標記,可用萬(wan) 用表電阻檔測量其正反向電阻來判斷(一般用R×100或×1K檔)具體(ti) 方法如表一
表一 | 二極管簡易測試方法 | |
項目 | 正向電阻 | 反向電阻 |
測試方法 |
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測試情況 | 矽管:表針指示位置在中間或中間偏右一點;鍺管:表針指示在右端靠近滿刻度的地方(如圖所示)表明管子正向特性是好的。 如果表針在左端不動,則管子內部已經斷路 |
矽管:表針在左端基本不動,極靠近OO位置,鍺管:表針從左端起動一點,但不應超過滿刻度的1/4(如上圖所示),則表明反向特性是好的, 如果表針指在0位,則管子內部已短路 |
三、二極管的主要參數
1、正向電流IF
在額定功率下,允許通過二極管的電流值。
2、正向電壓降VF
二極管通過額定正向電流時,在兩(liang) 極間所產(chan) 生的電壓降。
3、最大整流電流(平均值)IOM
在半波整流連續工作的情況下,允許的最大半波電流的平均值。
4、反向擊穿電壓VB
二極管反向電流急劇增大到出現擊穿現象時的反向電壓值。
5、正向反向峰值電壓VRM
二極管正常工作時所允許的反向電壓峰值,通常VRM為(wei) VP的三分之二或略小一些。
6、反向電流IR
在規定的反向電壓條件下流過二極管的反向電流值
7、結電容C
結電容包括電容和擴散電容,在高頻場合下使用時,要求結電容小於(yu) 某一規定數值。
8、最高工作頻率fm
二極管具有單向導電性的最高交流信號的頻率。
四、常用晶體(ti) 二極管
1、整流二極管
將交流電源整流成為(wei) 直流電流的二極管叫作整流二極管,它是麵結合型的功率器件,因結電容大,故工作頻率低。
通常,IF在1安以上的二極管采用金屬殼封裝,以利於(yu) 散熱;IF在1安以下的采用全塑料封裝(見圖2)由於(yu) 近代工藝技術不斷提高,國外出現了不少較大功率的管子,也采用塑封形式。

(a)全密封金屬結構

(b)塑料封裝
圖2 二極管封裝
2、檢波二極管
檢波二極管是用於(yu) 把迭加在高頻載波上的低頻信號檢出來的器件,它具有較高的檢波效率和良好的頻率特性。
3、開關(guan) 二極管
在脈衝(chong) 數字電路中,用於(yu) 接通和關(guan) 斷電路的二極管叫開關(guan) 二極管,它的特點是反向恢複時間短,能滿足高頻和超高頻應用的需要。
開關(guan) 二極管有接觸型,平麵型和擴散台麵型幾種,一般IF<500毫安的矽開關(guan) 二極管,多采用全密封環氧樹脂,陶瓷片狀封裝,如圖三所示,引腳較長的一端為(wei) 正極。

圖3、矽開關二極管全密封環環氧樹脂陶瓷片狀封裝
4、穩壓二極管
穩壓二極管是由矽材料製成的麵結合型晶體(ti) 二極管,它是利用PN結反向擊穿時的電壓基本上不隨電流的變化而變化的特點,來達到穩壓的目的,因為(wei) 它能在電路中起穩壓作用,故稱為(wei) 、穩壓二極管(簡稱穩壓管)其圖形符號見圖4

圖4、穩壓二極管的圖形符號
穩壓管的伏安特性曲線如圖5所示,當反向電壓達到Vz時,即使電壓有一微小的增加,反向電流亦會(hui) 猛增(反向擊穿曲線很徒直)這時,二極管處於(yu) 擊穿狀態,如果把擊穿電流限製在一定的範圍內(nei) ,管子就可以長時間在反向擊穿狀態下穩定工作。

圖5、矽穩壓管伏安特性曲線
5、變容二極管
變容二極管是利用PN結的電容隨外加偏壓而變化這一特性製成的非線性電容元件,被廣泛地用於(yu) 參量放大器,電子調諧及倍頻器等微波電路中,變容二極管主要是通過結構設計及工藝等一係列途徑來突出電容與(yu) 電壓的非線性關(guan) 係,並提高Q值以適合應用。
變容二極管的結構與(yu) 普通二極管相似,其符號如圖6所示,幾種常用變容二極管的型號參數見表一

圖6、變容二極管圖形符號
表一 |
常用變容二極管 | ||||||
型號 |
產(chan) 地 |
反向電壓(V) |
電容量(pF |
電容比 |
使用波段 | ||
最小值 |
最大值 |
最小值 |
最大值 | ||||
2CB11 |
中國 |
3 |
25 |
2.5 |
12 |
|
UHF |
2CB14 |
中國 |
3 |
30 |
3 |
18 |
6 |
VHF |
BB125 |
歐洲 |
2 |
28 |
2 |
12 |
6 |
UHF |
BB139 |
歐洲 |
1 |
28 |
5 |
45 |
9 |
VHF |
MA325 |
日本 |
3 |
25 |
2 |
10.3 |
5 |
UHF |
ISV50 |
日本 |
3 |
25 |
4.9 |
28 |
5.7 |
VHF |
ISV97 |
日本 |
3 |
25 |
2.4 |
18 |
7.5 |
VHF |
ISV59.OSV70/IS2208 |
日本 |
3 |
25 |
2 |
11 |
5.5 |
UHF |
圖7(a)是利用變容管的變容特性來調諧本機振蕩的頻率(電視接收機調諧器中作本機振蕩)。圖7(b)是一個(ge) 調諧信號源,用變容管和單結晶體(ti) 管與(yu) 恒流二極管組成的鋸齒振蕩器,利用輸出信號進行調頻,由於(yu) 變容管大多數在反偏壓下工作,所以應加恒流保護,以防止擊穿。

圖7、變容二極管的容壓特性及等效電路
圖8(a)是利用變容管的變容特性來調諧本機振蕩的頻率(電視接收機調諧器中作本機振蕩),圖8(b)是一個(ge) 調諧信號源,用變容管和單結晶體(ti) 管與(yu) 恒流二極管組成的鋸齒波振蕩器,利用輸出信號進行調頻,由於(yu) 變容管大多數在反偏壓下工作,所以應加恒流保護,以防止擊穿。

圖8、變容管應用實例
6、階躍恢複二極管
階躍恢複二極管是一種特殊的變容管,也稱作電荷儲(chu) 存二極管,簡稱階躍管,它具有高度非線性的電抗,應用於(yu) 倍頻器時代獨有的特點,利用其反向恢複電流的快速突變中所包含的豐(feng) 富諧波,可獲得高效率的高次倍頻,它是微波領域中優(you) 良的倍頻元件。
階躍管的特性是建立在PN結雜質的特殊分布上,和變容管相似,階躍管的符號如圖9所示,它的直流伏安特性與(yu) 一般PN結構相同。

圖9、階躍恢複二極管的圖形符號
階段管的特點是:當處於(yu) 導通狀態的二極管突然加上反向電壓時,瞬間反向電流立即達到最值IR,並維持一定的時間ts,接差又立即恢複到零,電流和時間的關(guan) 係見圖10所示

圖10、階躍管電流與時間的關係
階躍管主要用於(yu) 倍頻電路和超高速脈衝(chong) 整形和發生電路,圖11(a)是一個(ge) 曲型的高次頻器,利用階躍管,很容易做到高達20次倍頻而仍保持高效率。圖11(b)是利用階躍管的脈衝(chong) 整形電路,圖11(c)是整形前後的波形比較。

圖11、階躍恢複二極管的典型應用