晶体二极管之普通二极管的识别与使用

作者 张晓东 来源 《无线电》杂志
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发布时间 2010-12-22

晶体二极管简称二极管,它和晶体三极管一样都是由半导体材料制成的。所谓半导体,是指导电性能介于导体和绝缘体之间的一类物质,常用的半导体材料有硅和锗。我们常听说的美国硅谷,就是因为起先那里有很多家半导体厂商。

半导体材料有两个显著特性:一是导电能力的大小受杂质含量多少影响极大,如硅中只要掺入百万分之一的硼,导电能力就可以提高50万倍以上;二是导电能力受外界条件的影响很大,如温度、光照的变化,都会使它的电阻率明显改变。利用这些特性,可以制造出用途广泛、各具特点、功能不一的半导体器件。

由于绝大多数半导体是晶体,所以往往把半导体材料称为晶体,晶体二极管、晶体三极管的名称就是这样得来的。晶体二极管种类很多,常用的有普通二极管(用于整流、检波、开关等)和具有特殊性能的二极管(如发光二极管、稳压二极管、光敏二极管等)。本篇首先向大家介绍用途非常广泛的普通二极管。

普通二极管的识别

在半导体器件的大家族中,二极管是诞生最早的成员。在现代电子技术领域中,它仍然扮演着十分重要的角色。初学者正确掌握二极管的识别和使用,对于顺利完成各种电子制作和维修显得至关重要。

1.基本构造和特点

半导体材料按导电类型不同,分成P型半导体和N型半导体两类。如果把一小块半导体材料一边做成P型,另一边做成N型,在它们的交界处就形成了PN结,如图1所示。简单地说,把一个带有引线的PN结封装在玻璃管、塑料体或金属的外壳里,就构成了二极管。

晶体二极管之普通二极管的识别与使用

图1 半导体PN结

晶体二极管之普通二极管的识别与使用

图2 二极管的单向导电性

晶体二极管有两根电极引线,一根是正极(接内部P型半导体材料),另一根是负极(接内部N型半导体材料)。单向导电性是二极管的基本特性。我们把电池G、小灯泡H、二极管串联起来,连成图2所示的电路。在(a)图中,电池正极接在二极管正极上,电池负极通过小灯泡接在二极管的负极上。这时二极管加的是正向电压,小灯泡发光。在(b)图中,二极管正、负极引线倒换过来,二极管加的是反向电压,小灯泡就不能发光。二极管加上正向电压时电阻很小,能良好导通,加上反向电压时电阻很大,接近开路截止,这就是它的单向导电性。这个特性也可以理解为:在电路中,二极管只准电流从其正极流向负极,不准反向流通。

晶体二极管在收音机中对无线电波进行检波,在电源变换电路中把交流电变换成为脉动直流电,在数字电路中充当无触点开关等,都是利用了它的单向导电特性。

晶体二极管之普通二极管的识别与使用

图3 普通二极管的实物外形图

2.外形及种类

图3所示是几种常见的普通二极管的实物外形图。

普通二极管按照所用的半导体材料不同,可分为锗二极管和硅二极管;按管芯结构不同,可分为图4所示的点接触型二极管、面接触型二极管和平面型二极管;根据管子用途不同,又可分为整流二极管、检波二极管、开关二极管等。

点接触型二极管是用一根很细的金属触丝压在光洁的半导体表面上,通以强脉冲电流,使触丝一端和半导体牢固地烧结在一起,构成PN结,如图4(a)所示。点接触型二极管因触丝与半导体接触面很小,只允许通过较小的电流(几十毫安以下),但在高频下工作性能很好,适用于收音机中对高频信号的检波和微弱交流电的整流。国产锗二极管2AP系列、2AK系列,都是点接触型的。

面接触型二极管的PN结面积较大,并做成平面状,如图4(b)所示。它可以通过较大的电流,适用于对电网的交流电进行整流。国产大部分2CP系列和2CZ系列的二极管都是面接触型的。

晶体二极管之普通二极管的识别与使用

图4 普通二极管的管芯结构

硅平面型二极管的特点是在PN结表面覆盖了一层二氧化硅薄膜,避免了PN结表面被水分子、气体分子以及其他离子等沾污,如图4(c)所示。这种二极管的特性比较稳定可靠,多用于开关、脉冲及超高频电路中。国产2CK系列二极管就属于这种类型。

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