晶體二極管

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晶體二極管

一、二極管的特性

二極管最主要的特性是單向?qū)щ娦?，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(dāng)加在二極管兩端的正向電壓（P為正、N為負(fù)）很小時(shí)（鍺管小于0.1伏，硅管小于0.5伏），管子不導(dǎo)通，處于“截止”狀態(tài)，當(dāng)正向電壓超過(guò)一定數(shù)值后，管子才導(dǎo)通，電壓再稍微增大，電流急劇暗加（見(jiàn)曲線I段）。不同材料的二極管，起始電壓不同，硅管為0.5-.7伏左右，鍺管為0.1-0.3左右。
2、反向特性
二極管兩端加上反向電壓時(shí)，反向電流很小，當(dāng)反向電壓逐漸增加時(shí)，反向電流基本保持不變，這時(shí)的電流稱(chēng)為反向飽和電流（見(jiàn)曲線II段)。不同材料的二極管，反向電流大小不同，硅管約為1微安到幾十微安，鍺管則可高達(dá)數(shù)百微安，另外，反向電流受溫度變化的影響很大，鍺管的穩(wěn)定性比硅管差。
3、擊穿特性
當(dāng)反向電壓增加到某一數(shù)值時(shí)，反向電流急劇增大，這種現(xiàn)象稱(chēng)為反向擊穿（見(jiàn)曲線III)。這時(shí)的反向電壓稱(chēng)為反向擊穿電壓，不同結(jié)構(gòu)、工藝和材料制成的管子，其反向擊穿電壓值差異很大，可由1伏到幾百伏，甚至高達(dá)數(shù)千伏。
4、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?，不能工作，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。

二、二極管的簡(jiǎn)易測(cè)試方法

二極管的極性通常在管殼上注有標(biāo)記，如無(wú)標(biāo)記，可用萬(wàn)用表電阻檔測(cè)量其正反向電阻來(lái)判斷（一般用R×100或×1K檔）具體方法如表一

表一		二極管簡(jiǎn)易測(cè)試方法
項(xiàng)目	正向電阻	反向電阻
測(cè)試方法
測(cè)試情況	硅管：表針指示位置在中間或中間偏右一點(diǎn)；鍺管：表針指示在右端靠近滿(mǎn)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(dòng)，則管子內(nèi)部已經(jīng)斷路	硅管：表針在左端基本不動(dòng)，極靠近OO位置，鍺管：表針從左端起動(dòng)一點(diǎn)，但不應(yīng)超過(guò)滿(mǎn)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(nèi)部已短路

三、二極管的主要參數(shù)

1、正向電流IF
在額定功率下，允許通過(guò)二極管的電流值。
2、正向電壓降VF
二極管通過(guò)額定正向電流時(shí)，在兩極間所產(chǎn)生的電壓降。
3、最大整流電流（平均值）IOM
在半波整流連續(xù)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(xiàn)擊穿現(xiàn)象時(shí)的反向電壓值。
5、正向反向峰值電壓VRM
二極管正常工作時(shí)所允許的反向電壓峰值，通常VRM為VP的三分之二或略小一些。
6、反向電流IR
在規(guī)定的反向電壓條件下流過(guò)二極管的反向電流值
7、結(jié)電容C
結(jié)電容包括電容和擴(kuò)散電容，在高頻場(chǎng)合下使用時(shí)，要求結(jié)電容小于某一規(guī)定數(shù)值。
8、最高工作頻率fm
二極管具有單向?qū)щ娦缘淖罡呓涣餍盘?hào)的頻率。

四、常用晶體二極管

1、整流二極管
將交流電源整流成為直流電流的二極管叫作整流二極管，它是面結(jié)合型的功率器件，因結(jié)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，以利于散熱；IF在1安以下的采用全塑料封裝（見(jiàn)圖2）由于近代工藝技術(shù)不斷提高，國(guó)外出現(xiàn)了不少較大功率的管子，也采用塑封形式。

（a)全密封金屬結(jié)構(gòu)	（b）塑料封裝
圖2 二極管封裝

2、檢波二極管
檢波二極管是用于把迭加在高頻載波上的低頻信號(hào)檢出來(lái)的器件,它具有較高的檢波效率和良好的頻率特性。
3、開(kāi)關(guān)二極管
在脈沖數(shù)字電路中，用于接通和關(guān)斷電路的二極管叫開(kāi)關(guān)二極管，它的特點(diǎn)是反向恢復(fù)時(shí)間短，能滿(mǎn)足高頻和超高頻應(yīng)用的需要。
開(kāi)關(guān)二極管有接觸型，平面型和擴(kuò)散臺(tái)面型幾種，一般IF＜500毫安的硅開(kāi)關(guān)二極管，多采用全密封環(huán)氧樹(shù)脂，陶瓷片狀封裝，如圖三所示，引腳較長(zhǎng)的一端為正極。

圖3、硅開(kāi)關(guān)二極管全密封環(huán)環(huán)氧樹(shù)脂陶瓷片狀封裝

4、穩(wěn)壓二極管
穩(wěn)壓二極管是由硅材料制成的面結(jié)合型晶體二極管，它是利用PN結(jié)反向擊穿時(shí)的電壓基本上不隨電流的變化而變化的特點(diǎn)，來(lái)達(dá)到穩(wěn)壓的目的，因?yàn)樗茉陔娐分衅鸱€(wěn)壓作用，故稱(chēng)為、穩(wěn)壓二極管（簡(jiǎn)稱(chēng)穩(wěn)壓管）其圖形符號(hào)見(jiàn)圖4

圖4、穩(wěn)壓二極管的圖形符號(hào)

穩(wěn)壓管的伏安特性曲線如圖5所示，當(dāng)反向電壓達(dá)到Vz時(shí)，即使電壓有一微小的增加，反向電流亦會(huì)猛增（反向擊穿曲線很徒直）這時(shí)，二極管處于擊穿狀態(tài)，如果把擊穿電流限制在一定的范圍內(nèi)，管子就可以長(zhǎng)時(shí)間在反向擊穿狀態(tài)下穩(wěn)定工作。

圖5、硅穩(wěn)壓管伏安特性曲線

5、變?nèi)荻O管
變?nèi)荻O管是利用PN結(jié)的電容隨外加偏壓而變化這一特性制成的非線性電容元件，被廣泛地用于參量放大器，電子調(diào)諧及倍頻器等微波電路中，變?nèi)荻O管主要是通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工藝等一系列途徑來(lái)突出電容與電壓的非線性關(guān)系，并提高Q值以適合應(yīng)用。
變?nèi)荻O管的結(jié)構(gòu)與普通二極管相似，其符號(hào)如圖6所示，幾種常用變?nèi)荻O管的型號(hào)參數(shù)見(jiàn)表一

圖6、變?nèi)荻O管圖形符號(hào)

表一				常用變?nèi)荻O管
型號(hào)	產(chǎn)地	反向電壓（V）		電容量（pF		電容比	使用波段
型號(hào)	產(chǎn)地	最小值	最大值	最小值	最大值	電容比	使用波段
2CB11	中國(guó)	3	25	2.5	12		UHF
2CB14	中國(guó)	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?nèi)莨艿淖內(nèi)萏匦詠?lái)調(diào)諧本機(jī)振蕩的頻率（電視接收機(jī)調(diào)諧器中作本機(jī)振蕩）。圖7(b）是一個(gè)調(diào)諧信號(hào)源，用變?nèi)莨芎蛦谓Y(jié)晶體管與恒流二極管組成的鋸齒振蕩器，利用輸出信號(hào)進(jìn)行調(diào)頻，由于變?nèi)莨艽蠖鄶?shù)在反偏壓下工作，所以應(yīng)加恒流保護(hù)，以防止擊穿。

圖7、變?nèi)荻O管的容壓特性及等效電路

圖8(a)是利用變?nèi)莨艿淖內(nèi)萏匦詠?lái)調(diào)諧本機(jī)振蕩的頻率（電視接收機(jī)調(diào)諧器中作本機(jī)振蕩），圖8(b)是一個(gè)調(diào)諧信號(hào)源，用變?nèi)莨芎蛦谓Y(jié)晶體管與恒流二極管組成的鋸齒波振蕩器，利用輸出信號(hào)進(jìn)行調(diào)頻，由于變?nèi)莨艽蠖鄶?shù)在反偏壓下工作，所以應(yīng)加恒流保護(hù)，以防止擊穿。

圖8、變?nèi)莨軕?yīng)用實(shí)例

6、階躍恢復(fù)二極管
階躍恢復(fù)二極管是一種特殊的變?nèi)莨?，也稱(chēng)作電荷儲(chǔ)存二極管，簡(jiǎn)稱(chēng)階躍管，它具有高度非線性的電抗，應(yīng)用于倍頻器時(shí)代獨(dú)有的特點(diǎn)，利用其反向恢復(fù)電流的快速突變中所包含的豐富諧波，可獲得高效率的高次倍頻，它是微波領(lǐng)域中優(yōu)良的倍頻元件。
階躍管的特性是建立在PN結(jié)雜質(zhì)的特殊分布上，和變?nèi)莨芟嗨?，階躍管的符號(hào)如圖9所示，它的直流伏安特性與一般PN結(jié)構(gòu)相同。

圖9、階躍恢復(fù)二極管的圖形符號(hào)

階段管的特點(diǎn)是：當(dāng)處于導(dǎo)通狀態(tài)的二極管突然加上反向電壓時(shí)，瞬間反向電流立即達(dá)到最值IR，并維持一定的時(shí)間ts，接差又立即恢復(fù)到零，電流和時(shí)間的關(guān)系見(jiàn)圖10所示

圖10、階躍管電流與時(shí)間的關(guān)系

階躍管主要用于倍頻電路和超高速脈沖整形和發(fā)生電路，圖11(a)是一個(gè)曲型的高次頻器，利用階躍管，很容易做到高達(dá)20次倍頻而仍保持高效率。圖11（b）是利用階躍管的脈沖整形電路，圖11(c）是整形前后的波形比較。

圖11、階躍恢復(fù)二極管的典型應(yīng)用

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