二极管的工作原理二极管的类型.PDF

2009年11月3日 19:42 二极管的特性与应用 2008-10-05 16:37 几乎在所有的电子电路中，都要用到半导体 极管，它在许多的电路中起着重要的作用，它是诞生最早的半导体器件之一，其应用也 非常广泛。 二极管的应用 1、整流二极管 利用二极管单向导电性，可以把方向交替变化的交流电变换成单一方向的脉动直流电。 2、开关元件 二极管在正向电压作用下电阻很小，处于导通状态，相当于一只接通的开关；在反向电压作用下，电阻很大，处于截止状态，如同一 只断开的开关。利用 极管的开关特性，可以组成各种逻辑电路。 3、限幅元件 二极管正向导通后，它的正向压降基本保持不变 （硅管为0.7V，锗管为0.3V）。利用这一特性，在电路中作为限幅元件，可以把信号 幅度限制在一定范围内。 4、继流二极管 在开关电源的电感中和继电器等感性负载中起继流作用。 5、检波二极管 在收音机中起检波作用。 6、变容二极管 使用于电视机的高频头中。 极管的工作原理 晶体二极管为一个由p型半导体和n型半导体形成的p-n结，在其界面处两侧形成空间电荷层，并建有自建电场。当不存在外加电压 p 。当外界有正向电压偏置时，外 时，由于 -n 结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态 界电场和自建电场的互相抑消作用使载流子的扩散电流增加引起了正向电流。当外界有反向电压偏置时，外界电场和自建电场进一步 加强，形成在一定反向电压范围内与反向偏置电压值无关的反向饱和电流I0。当外加的反向电压高到一定程度时，p-n结空间电荷层 中的电场强度达到临界值产生载流子的倍增过程，产生大量电子空穴对，产生了数值很大的反向击穿电流，称为 极管的击穿现象。 极管的类型 二极管种类有很多，按照所用的半导体材料，可分为锗二极管 （Ge管）和硅 极管 （Si管）。根据其不同用途，可分为检波 极管、 整流二极管、稳压二极管、开关二极管、隔离二极管、肖特基 极管、发光 极管等。按照管芯结构，又可分为点接触型二极管、面 接触型二极管及平面型 极管。点接触型 极管是用一根很细的金属丝压在光洁的半导体晶片表面，通以脉冲电流，使触丝一端与晶 片牢固地烧结在一起，形成一个 “PN结”。由于是点接触，只允许通过较小的电流 （不超过几十毫安），适用于高频小电流电路，如 收音机的检波等。面接触型二极管的 “PN结”面积较大，允许通过较大的电流 （几安到几十安），主要用于把交流电变换成直流电的 “整流”电路中。平面型二极管是一种特制的硅 极管，它不仅能通过较大的电流，而且性能稳定可靠，多用于开关、脉冲及高频电 路中。 一、根据构造分类 半导体二极管主要是依靠PN结而工作的。与PN结不可分割的点接触型和肖特基型，也被列入一般的 极管的范围内。包括这两种型号 在内，根据PN结构造面的特点，把晶体二极管分类如下： 1、点接触型二极管 点接触型二极管是在锗或硅材料的单晶片上压触一根金属针后，再通过电流法而形成的。因此，其PN结的静电容量小，适用于高频电 路。但是，与面结型相比较，点接触型二极管正向特性和反向特性都差，因此，不能使用于大电流和整流。因为构造简单，所以价格 便宜。对于小信号的检波、整流、调制、混频和限幅等一般用途而言，它是应用范围较广的类型。 2、键型二极管 键型二极管是在锗或硅的单晶片上熔接或银的细丝而形成的。其特性介于点接触型二极管和合金型 极管之间。与点接触型相比较， 虽然键型二极管的PN结电容量稍有增加，但正向特性特别优 。多作开关用，有时也被应用于检波和电源整流 （不大于50mA）。在键 型二极管中，熔接金丝的二极管有时被称金键型，熔接银丝的 极管有时被称为银键型。 3、合金型二极管 在N型锗或硅的单晶片上，通过合金铟、铝等金属的方法制作PN结而形成的。正向电压降小，适于大电流整流。因其PN结反向时静电 容量大，所以不适于高频检波和高频整流。 4、扩散型二极管 在高温的P型杂质气体中，加热N型锗或硅的单晶片，使单晶片表面的一部变成P型，以此法PN结。因PN结正向电压降小，适用于大电 流整流。最近，使用大电流整流器的主流已由硅合金型转移到硅扩散型。 5、台面型二极管 PN结的制作方法虽然与扩散型相同，但是，只保留PN结及其必要的部分，把不必要的部分用药品腐蚀掉。其剩余的部分便呈现出台面 形，因而得名。初期生产的台面型，是对半导体材料使用扩散法而制成的。因此，又把这种台面型称为扩散台面型。对于这一类型来 说，似乎大电流整流用的产品型号很