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  • 最全面的二極管知識解析-它的原理和選型
    • 發(fā)布時(shí)間:2020-09-18 18:52:30
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    最全面的二極管知識解析-它的原理和選型
    根據(jù)材料的導(dǎo)電能力,我們將形形色色的材料劃分為導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體。半導(dǎo)體是一種具有特殊性質(zhì)的物質(zhì),它的導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間,所以被稱為半導(dǎo)體。二極管(Diode)算是半導(dǎo)體家族中的元老了,其最明顯的性質(zhì)就是它的單向?qū)щ娞匦裕畲蟮奶匦跃褪菃蜗驅(qū)щ?,也就是電流只可以從二極管的一個(gè)方向流過。二極管的作用有整流電路、檢波電路、穩(wěn)壓電路以及各種調(diào)制電路,主要都是由二極管來構(gòu)成的。二極管是最常用的電子元件之一,對于這樣的基礎(chǔ)元件我們應(yīng)牢牢掌握住他的作用原理以及基本電路,這樣才能為以后的電子技術(shù)學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。
    最全面的二極管知識
    一、二極管的工作原理
    二極管的主要原理就是利用PN結(jié)的單向?qū)щ娦?,在PN結(jié)上加上引線和封裝就成了一個(gè)二極管。
    晶體二極管為一個(gè)由P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體形成的PN結(jié),在其界面處兩側(cè)形成空間電荷層,并建有自建電場。當(dāng)不存在外加電壓時(shí),由于PN結(jié)兩邊載流子濃度差引起的擴(kuò)散電流和自建電場引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)。
    當(dāng)外界有正向電壓偏置時(shí),外界電場和自建電場的互相抑消作用使載流子的擴(kuò)散電流增加引起了正向電流。當(dāng)外界有反向電壓偏置時(shí),外界電場和自建電場進(jìn)一步加強(qiáng),形成在一定反向電壓范圍內(nèi)與反向偏置電壓值無關(guān)的反向飽和電流。
    當(dāng)外加的反向電壓高到一定程度時(shí),PN結(jié)空間電荷層中的電場強(qiáng)度達(dá)到臨界值產(chǎn)生載流子的倍增過程,產(chǎn)生大量電子空穴對,產(chǎn)生了數(shù)值很大的反向擊穿電流,稱為二極管的擊穿現(xiàn)象。PN結(jié)的反向擊穿有齊納擊穿和雪崩擊穿之分。
    二、二極管的分類
    二極管的種類有很多,按照所用的半導(dǎo)體材料,可分為鍺二極管(Ge管)和硅二極管(Si管);按照管芯結(jié)構(gòu),又可分為點(diǎn)接觸型二極管、面接觸型二極管及平面型二極管。
    根據(jù)二極管的不同用途,可分為檢波二極管、整流二極管、穩(wěn)壓二極管、開關(guān)二極管、肖特基二極管、發(fā)光二極管等。
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    三、二極管兩大用途
    1.反向極性保護(hù)
    為了防反接電源,燒壞芯片,通常是反向接一個(gè)二極管,有兩種連接方式:
    (1)串聯(lián)連接:二極管必須通過全部負(fù)載電流,消耗掉0.6V的電壓,減小了儀器的工作時(shí)間;所以要根據(jù)電路的電流大小選擇二極管;
    (2)并聯(lián)連接:一旦反接,電流就會從二極管這個(gè)回路流過,不會流去主電路。這個(gè)方法的缺點(diǎn)是:電流很大,所以要選擇適合功率和電流的二極管。
    2.整流
    整流是充分低利用了二極管的單向?qū)щ娦?。通過阻塞波形的負(fù)半周把交流信號轉(zhuǎn)換為脈動的直流信號。通常是與電容一起聯(lián)合使用,二級管串聯(lián),電容并聯(lián),電容的作用是通過充放電使得輸出脈沖更加平滑,更趨近直流,是為濾波電容。根據(jù)需要,分為半波整流和全波整流。
    四、二極管的選用
    (1)額定正向工作電流
    額定正向工作電流指二極管長期連續(xù)工作時(shí)允許通過的最大正向電流值。
    (2)最大浪涌電流
    最大浪涌電流,是允許流過的過量正向電流,它不是正常電流,而是瞬間電流。其值通常是額定正向工作電流的20倍左右。
    (3)最高反向工作電壓
    加在二極管兩端的反向工作電壓高到一定值時(shí),管子將會擊穿,失去單向?qū)щ娔芰Α榱吮WC使用安全,規(guī)定了最高反向工作電值。例如,lN4001二極管反向耐壓為50V,lN4007的反向耐壓為1000V。
    (4)反向電流
    反向電流是指二極管在規(guī)定的溫度和最高反向電壓作用下,流過二極管的反向電流。反向電流越小,管子的單方向?qū)щ娦阅茉胶谩7聪螂娏髋c溫度密切相關(guān),大約溫度每升高10℃,反向電流增大一倍。硅二極管比鍺二極管在高溫下具有較好的穩(wěn)定性。
    (5)反向恢復(fù)時(shí)間
    從正向電壓變成反向電壓時(shí),電流一般不能瞬時(shí)截止,要延遲一點(diǎn)點(diǎn)時(shí)間,這個(gè)時(shí)間就是反向恢復(fù)時(shí)間。它直接影響二極管的開關(guān)速度。
    (6)最大功率
    最大功率就是加在二極管兩端的電壓乘以流過的電流。這個(gè)極限參數(shù)對穩(wěn)壓二極管等顯得特別。
    (7)頻率特性
    由于結(jié)電容的存在,當(dāng)頻率高到某一程度時(shí),容抗小到使 PN 結(jié)短路。導(dǎo)致二極管失去單向?qū)щ娦裕荒芄ぷ?,PN 結(jié)面積越大,結(jié)電容也越大,越不能在高頻情況下工作。
    五、二極管正負(fù)極如何判斷
    1.普通二極管有色端標(biāo)識一極為負(fù)極;
    2.發(fā)光二極管長腳為正,短腳為負(fù)。如果腳一樣長,發(fā)光二極管里面的大點(diǎn)是負(fù)極,小的是正極。有的發(fā)光二極管帶有一個(gè)小平面,靠近小平面的一根引線為負(fù)極。
    最全面的二極管知識
    萬用表中:紅筆接“+”,黑筆接“-”;在測發(fā)光二極管時(shí),低阻擋測不出來,可用RX10K檔測,兩表筆接觸二極管的兩級。如果電阻較小,黑表筆所接的是正極,電阻較大,黑表筆所接的是負(fù)極。發(fā)光二極管,若與TTL組件相連使用時(shí),一般需串接一個(gè)470R的降壓電阻,以防器件的損壞。
    3.晶體二極管
    晶體二極管由一個(gè)PN結(jié),兩條電極引線和管殼構(gòu)成。在PN結(jié)的兩側(cè)用導(dǎo)線引出加以封裝,就是晶體二極管。晶體二極管的字母符號為V。PN結(jié)的導(dǎo)通方向是從P型半導(dǎo)體到N型半導(dǎo)體,即P到N導(dǎo)通(P為正極,N為負(fù)極) 。PN結(jié)正向?qū)?,反向截至,具有單相?dǎo)電的特性。
    以上,就是100唯爾教育關(guān)于二極管的部分內(nèi)容。
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