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在本期的學(xué)習(xí)中,萌萌老師將會(huì)帶領(lǐng)大家一起走進(jìn)二極管的世界,一起了解二極管的特性和主要參數(shù)知識(shí)。OK,小伙伴們準(zhǔn)備好了嗎?開始學(xué)習(xí)吧!
什么是二極管?
定義:二極管又稱晶體二極管,簡(jiǎn)稱二極管(diode)。它是只往一個(gè)方向傳送電流的電子零件。它是一種具有1個(gè)零件號(hào)接合的2個(gè)端子的器件,具有按照外加電壓的方向,使電流流動(dòng)或不流動(dòng)的性質(zhì)。
簡(jiǎn)單來說,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(chǎng)。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(chǎng)引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)。PN結(jié)具有單向?qū)щ娦?,是電子技術(shù)中許多器件所利用的特性,例如半導(dǎo)體二極管、雙極性晶體管的物質(zhì)基礎(chǔ)。
PN結(jié)的結(jié)構(gòu)圖
二極管的特性有哪些?
二極管最重要的特性是單方向?qū)щ娦?/span>。在電路中,電流只能從二極管的正極流入,負(fù)極流出。下面我們可以通過一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)說明二極管的正向特性和反向特性。
二極管的正向特性
在電子電路中,將二極管的正極接在高電位端,負(fù)極接在低電位端,二極管就會(huì)導(dǎo)通。這種連接方式,稱為正向偏置。
當(dāng)加在二極管兩端的正向電壓很小時(shí),二極管仍然不能導(dǎo)通,流過二極管的正向電流十分微弱。只有當(dāng)正向電壓達(dá)到某一數(shù)值(這一數(shù)值稱為“門檻電壓”,鍺二極管約為0.2V,硅二極管約為0.6V)以后,二極管才能直正導(dǎo)通。
導(dǎo)通后二極管兩端的電壓基本上保持不變(鍺二極管約為0.3V,硅二極管約為0.7V),稱為二極管的“正向壓降”。
二極管反向特性
在電子電路中,二極管的正極接在低電位端,負(fù)極接在高電位端,此時(shí)二極管中幾乎沒有電流流過,此時(shí)二極管處于截止?fàn)顟B(tài),這種連接方式,稱為反向偏置。
二極管處于反向偏置時(shí),仍然會(huì)有微弱的反向電流流過二極管,稱為漏電流。當(dāng)普通二極管兩端的反向電壓增大到某一數(shù)值,反向電流會(huì)急劇增大,二極管將失去單方向?qū)щ娞匦裕O管會(huì)反向熱擊穿而損壞。
了解了二極管的定義和特性,在實(shí)際操作中,二極管的主要參數(shù)有哪些呢?
用來表示二極管的性能好壞和適用范圍的技術(shù)指標(biāo),稱為二極管的參數(shù)。
不同類型的二極管有不同的特性參數(shù)。對(duì)初學(xué)者而言,各位同學(xué)必須了解以下幾個(gè)主要參數(shù):
最大整流電流(IF)
是指二極管長(zhǎng)期連續(xù)工作時(shí),允許通過的最大正向平均電流值,其值與PN結(jié)面積及外部散熱條件等有關(guān)。
因?yàn)殡娏魍ㄟ^管子時(shí)會(huì)使管芯發(fā)熱,溫度上升,溫度超過容許限度(硅管為141左右,鍺管為90左右)時(shí),就會(huì)使管芯過熱而損壞。所以在規(guī)定散熱條件下,二極管使用中不要超過二極管最大整流電流值。例如,常用的IN4001-4007型鍺二極管的額定正向工作電流為1A。
最高反向工作電壓(Udrm)
加在二極管兩端的反向電壓高到一定值時(shí),會(huì)將管子擊穿,失去單向?qū)щ娔芰?。為了保證使用安全,規(guī)定了最高反向工作電壓值。例如,IN4001二極管反向耐壓為50V,IN4007反向耐壓為1000V。
反向電流(Idrm)
反向電流是指二極管在常溫(25℃)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?/span>
值得注意的是,反向電流與溫度有著密切的關(guān)系,大約溫度每升高10℃,反向電流增大一倍。例如2AP1型鍺二極管,在25℃時(shí)反向電流若為250uA,溫度升高到35℃,反向電流將上升到500uA,依此類推,在75℃時(shí),它的反向電流已達(dá)8mA,不僅失去了單方向?qū)щ娞匦裕€會(huì)使管子過熱而損壞。
又如,2CP10型硅二極管,25℃時(shí)反向電流僅為5uA,溫度升高到75℃時(shí),反向電流也不過160uA。故硅二極管比鍺二極管在高溫下具有較好的穩(wěn)定性。
動(dòng)態(tài)電阻(Rd)
二極管特性曲線靜態(tài)工作點(diǎn)Q附近電壓的變化與相應(yīng)電流的變化量之比。
最高工作頻率(Fm)
Fm是二極管工作的上限頻率。因二極管與PN結(jié)一樣,其結(jié)電容由勢(shì)壘電容組成。所以Fm的值主要取決于PN結(jié)結(jié)電容的大小。若是超過此值。則單向?qū)щ娦詫⑹苡绊憽?/span>
電壓溫度系數(shù)(αuz)
αuz指溫度每升高一攝氏度時(shí)的穩(wěn)定電壓的相對(duì)變化量。uz為6v左右的穩(wěn)壓二極管的溫度穩(wěn)定性較好