大家好,这里是萌萌老师的电子元器件基础教学课堂,很高兴又与大家见面了!
在本期的学习中,萌萌老师将会带领大家一起走进二极管的世界,一起了解二极管的特性和主要参数知识。OK,小伙伴们准备好了吗?开始学习吧!
什么是二极管?
定义:二极管又称晶体二极管,简称二极管(diode)。它是只往一个方向传送电流的电子零件。它是一种具有1个零件号接合的2个端子的器件,具有按照外加电压的方向,使电流流动或不流动的性质。
简单来说,晶体二极管为一个由p型半导体和n型半导体形成的PN结,在其界面处两侧形成空间电荷层,并建有自建电场。当不存在外加电压时,由于PN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。PN结具有单向导电性,是电子技术中许多器件所利用的特性,例如半导体二极管、双极性晶体管的物质基础。
PN结的结构图
二极管的特性有哪些?
二极管最重要的特性是单方向导电性。在电路中,电流只能从二极管的正极流入,负极流出。下面我们可以通过一个简单的实验说明二极管的正向特性和反向特性。
二极管的正向特性
在电子电路中,将二极管的正极接在高电位端,负极接在低电位端,二极管就会导通。这种连接方式,称为正向偏置。
当加在二极管两端的正向电压很小时,二极管仍然不能导通,流过二极管的正向电流十分微弱。只有当正向电压达到某一数值(这一数值称为“门槛电压”,锗二极管约为0.2V,硅二极管约为0.6V)以后,二极管才能直正导通。
导通后二极管两端的电压基本上保持不变(锗二极管约为0.3V,硅二极管约为0.7V),称为二极管的“正向压降”。
二极管反向特性
在电子电路中,二极管的正极接在低电位端,负极接在高电位端,此时二极管中几乎没有电流流过,此时二极管处于截止状态,这种连接方式,称为反向偏置。
二极管处于反向偏置时,仍然会有微弱的反向电流流过二极管,称为漏电流。当普通二极管两端的反向电压增大到某一数值,反向电流会急剧增大,二极管将失去单方向导电特性,二极管会反向热击穿而损坏。
了解了二极管的定义和特性,在实际操作中,二极管的主要参数有哪些呢?
用来表示二极管的性能好坏和适用范围的技术指标,称为二极管的参数。
不同类型的二极管有不同的特性参数。对初学者而言,各位同学必须了解以下几个主要参数:
最大整流电流(IF)
是指二极管长期连续工作时,允许通过的最大正向平均电流值,其值与PN结面积及外部散热条件等有关。
因为电流通过管子时会使管芯发热,温度上升,温度超过容许限度(硅管为141左右,锗管为90左右)时,就会使管芯过热而损坏。所以在规定散热条件下,二极管使用中不要超过二极管最大整流电流值。例如,常用的IN4001-4007型锗二极管的额定正向工作电流为1A。
最高反向工作电压(Udrm)
加在二极管两端的反向电压高到一定值时,会将管子击穿,失去单向导电能力。为了保证使用安全,规定了最高反向工作电压值。例如,IN4001二极管反向耐压为50V,IN4007反向耐压为1000V。
反向电流(Idrm)
反向电流是指二极管在常温(25℃)和最高反向电压作用下,流过二极管的反向电流。反向电流越小,管子的单方向导电性能越好。
值得注意的是,反向电流与温度有着密切的关系,大约温度每升高10℃,反向电流增大一倍。例如2AP1型锗二极管,在25℃时反向电流若为250uA,温度升高到35℃,反向电流将上升到500uA,依此类推,在75℃时,它的反向电流已达8mA,不仅失去了单方向导电特性,还会使管子过热而损坏。
又如,2CP10型硅二极管,25℃时反向电流仅为5uA,温度升高到75℃时,反向电流也不过160uA。故硅二极管比锗二极管在高温下具有较好的稳定性。
动态电阻(Rd)
二极管特性曲线静态工作点Q附近电压的变化与相应电流的变化量之比。
最高工作频率(Fm)
Fm是二极管工作的上限频率。因二极管与PN结一样,其结电容由势垒电容组成。所以Fm的值主要取决于PN结结电容的大小。若是超过此值。则单向导电性将受影响。
电压温度系数(αuz)
αuz指温度每升高一摄氏度时的稳定电压的相对变化量。uz为6v左右的稳压二极管的温度稳定性较好