常见二极管的原理与运用

二极管的符号、判别、参数和分类二极管符号（国标）二极管的判别及参数1.简述半导体是一种具有特殊性质的物质，它不像导体一样能够完全导电，又不像 绝缘体那样不能导电，它介于两者之间，所以称为半导体。半导体最重要的两种 元素是硅（读gu!”）和锗（读zh6”）。二极管最明显的性质就是它的单向导电特性，就是说电流只能从一边过去， 却不能从另一边过来（从正极流向负极）。我们用万用表来对常见的1N4001型硅 整流二极管进行测量，红表笔接二极管的负极，黑表笔接二极管的正极时，表针 会动，说明它能够导电；然后将黑表笔接二极管负极，红表笔接二极管正极，这 时万用表的表针根本不动或者只偏转一点点，说明导电不良（万用表里面，黑表 笔接的是内部电池的正极）。常见的几种二极管中有玻璃封装的、塑料封装的和金属封装的等几种。像它 的名字，二极管有两个电极，并且分为正负极，一般把极性标示在二极管的外壳 上。大多数用一个不同颜色的环来表示负极，有的直接标上“一”号。大功率二极 管多采用金属封装，并且有个螺母以便固定在散热器上。口2.半导体二极管的极性判别及选用(1)半导体二极管的极性判别一般情况下，二极管有色点的一端为正极，如2AP12AP7, 2AP112AP1 7等。如果是透明玻璃壳二极管，可直接看出极性，即内部连触丝的一头是正极， 连半导体片的一头是负极。塑封二极管有圆环标志的是负极，如IN4000系列。无标记的二极管，则可用万用表电阻挡来判别正、负极，万用表电阻挡示意 图见图T304。根据二极管正向电阻小，反向电阻大的特点，将万用表拨到电阻挡(一般用 RX100或Rx1k挡。不要用Rx1或Rx10k挡，因为Rx1挡使用的电流太大，容 易烧坏管子，而Rx10k挡使用的电压太高，可能击穿管子)。用表笔分别与二极 管的两极相接，测出两个阻值。在所测得阻值较小的一次，与黑表笔相接的一端 为二极管的正极。同理，在所测得较大阻值的一次，与黑表笔相接的一端为二极 管的负极。如果测得的正、反向电阻均很小，说明管子内部短路；若正、反向电 阻均很大，则说明管子内部开路。在这两种情况下，管子就不能使用了。lOOkQ10kQ红表笔 黑表笔J万用表欧姆挡示意图(2)半导体二极管的选用通常小功率锗二极管的正向电阻值为300500Q，硅管为1kQ或更大些 锗管反向电阻为几十千欧，硅管反向电阻在500kQ以上(大功率二极管的数值要 大得多)。正反向电阻差值越大越好。点接触二极管的工作频率高，不能承受较高的电压和通过较大的电流，多用 于检波、小电流整流或高频开关电路。面接触二极管的工作电流和能承受的功率 都较大，但适用的频率较低，多用于整流、稳压、低频开关电路等方面选用整流二极管时，既要考虑正向电压，也要考虑反向饱和电流和最大反向电压。选用检波二极管时，要求工作频率高，正向电阻小，以保证较高的工作效 率，特性曲线要好，避免引起过大的失真。3.半导体分立元器件命名方法第一部分第二部分第三部分第四部分第五部分用数字表示器件的电极数目用字母表示器件的材料 和极性用字母表示器件的类型用数字表示器件序用字母表示规格号符号意W意受2二极管三极管AN型,诸材料F普1管BP型，错材料V微波管CN型,硅材料W稳压管DP型，硅材料C参量管APNP型者材料Z翰管BNPN型错材料L窗堆CPNP型硅材料S瞬管DNPN型硅材料N阻尼管E化台物材料U光电器件K族管X低瘢b功箱 f. 3MHz j Pc 3MHz , Pc3MHz建嬲 1WT可就流器Y体效应器件B雪崩管J阶跃恢复管CS场效应管BT半导体特殊器件FH复合管PINPIN型管JG激光器件利用二极管单向导电的特性，常用二极管作整流器，把交流电变为直流电， 即只让交流电的正半周(或负半周)通过，再用电容器滤波形成平滑的直流。事实 上好多电器的电源部分都是这样的。二极管也用来做检波器，把高频信号中的有 用信号“检出来”，老式收音机中会有一个“检波二极管”，一般用2AP9型锗管。二极管的类型也有好几种，对于电子制作来说，常常用到以下的二极管： 用于稳压的稳压二极管，用于数字电路的开关二极管，用于调谐的变容二极管， 以及光电二极管等，最常看见的是发光二极管。1.发光二极管(1)符号(2)发光二极管发光二极管在日常生活电器中无处不在，它能够发光，有红色、绿色和黄色 等，有直径为3mm或5mm圆形的，也有规格为2x5mm长方形的。与普通二极 管一样，发光二极管也是由半导体材料制成的，也具有单向导电的性质，即只有 极性正确才能发光。发光二极管的发光颜色一般和它本身的颜色相同，但是近年来出现了透明的 发光管，它也能发出红黄绿等颜色的光，只有通电了才能知道。辨别发光二极 管正负极的方法，有实验法和目测法。实验法就是通电看看能不能发光，若不能 就是极性接错或是发光管损坏。注意发光二极管是一种电流型器件，虽然在它的两端直接接上3V的电压后 能够发光，但容易损坏，在实际使用中一定要串接限流电阻，工作电流根据型号 不同一般为1mA到30mA。另外，由于发光二极管的导通电压一般为1.7V以上， 所以一节1.5V的电池不能点亮发光二极管。同样，一般万用表的Rx1挡到Rx1 k挡均不能测试发光二极管，而Rx10k挡由于使用15V的电池，能把有的发光 管点亮。用眼睛来观察发光二极管，可以发现内部的两个电极一大一小。一般来说， 电极较小、个头较矮的一个是发光二极管的正极，电极较大的一个是它的负极。 若是新买来脚较长的一个是正极。发光二极管型号；5133D规格* *5红光使用发光二极管时，若用电压源驱动，则应在电路中串接限流电阻，以防止LE D中电流过大而损坏。用交流信号驱动时，为防止LED被反向击穿，可在两端 反极性并连整流二极管。几种红色发光二极管的参数见表B313。*B313几神翻色筮州二极曾的整数型号电贫我曜大正向电而JtmA正间电浪正间WVi电有5仍心汜i块希FG1L2WILOG543510、Iffl跑口20QL5FGEL2LO2-LOO592QW FG3L2LiM30205-FGU2L95LOG102. Z310半导体发光器件：LED数码管常用的LED数码管如图T310(a)所示。它是利用发光二极管的制造工艺，由 7个条状管芯和一个点状管芯的发光二极管制成。LED数码管有两种不同的结 构形式，其等效电路分别如图T311所示。各段发光二极管的阳极连在一起作为 公共端，因此称为共阳极数码管。工作时应当将阳极连电源正极，各驱动输入端 通过限流电阻接相应的译码驱动器的输出。当译码驱动器的输出为低电平时，数 码管相应的段变亮。f；： 0 l?3H5bl8RcjuEt，01 3 45 T 8 9 10 11 U H 14 15(a)分段示意图(h)发光显示图七段字形笑阕显示器成遂阀管)T310 LED数码管LED数码管各段发光二极管的伏安特性与普通二极管类似，只是正向压降 稍大，在正向电流达到适当大小时就能发光。在一定范围内，发光亮度和正向电 流的大小近似成正比，但正向电流应小于允许的最大电流，并应留有适当的裕量， 一般以不超过极限电流的70%为宜。因此，它的驱动输入端和译码电路或电压源 相连时，应当串接合适的限流电阻，以免损坏器件。表B314列出了几种数码管的参数。表B314几种LED数码管的参数髭棒电流 (mA)亮度 (cdlm2s)正向电压IV)反痂附所 (V)波拍耘图 (玲极限电流 (mA)树料5EF31AMlW liflO56600-J5Chi As Al5EF33B300030就试条件年=.5 mAIf = 10 HnA垠=5皿Ip = 10 rtiA品陇LED数码管的大小规格很多，一般尺寸大的工作电压也大，这是因为大尺 寸数码管的每一段可能是由几个发光二极管串联组成，称为导光柱型。国产LE D数码管的管脚排列规格很多，因此，使用时除查产品说明书外，主要采用实测 的方法来确定各管脚的功能，下面以共阳极数码管为例来说明。先按图T312准备好测试线路，把数码管的左下角接地，再使A端逐个和其 它管脚接触。若A端和所有管脚都已接触过，而数码管各段全不亮，则左下角光敏（电）二极管型弁2CT2A特号t *图T：管脚即为阳极或空脚（设数码管是好的）。若A端接触管脚 时数码管上某段变亮，则A端接触的管脚为阳极。然后使 A和阳极连好，用地线分别接触阳极以外的各管脚，相应 的段就会变亮，从而可确定管脚和显示段间的对应关系。3. Z312半导体光敏器件：光敏二极管光敏二极管又称光电二极管，目前使用最多的是光电二极管。它有四种类型： PN结型，PIN结型，雪崩型和肖特基结型。以下简介PN结型光敏二极管。PN结型光敏二极管同普通二极管一样，也是PN结构造，只是结面积较大， 结深较浅，管壳上有光窗，从而使人射光容易注入PN结的耗尽区中进行光电转 换，大的结面积增加了有效光面积，提高了光电转换效率。在无光照射时，光敏二极管的伏安特性和普通二极管一样，此时的反向饱和 电流叫暗电流，一般在几微安到几百微安之间，其值随反向偏压的增大和环境温 度的升高而增大。在检测弱光电信号时，必须考虑用暗电流小的管子。在有光照时，光敏二极管在一定的反偏电压范围内（UR5V），其反向电流将 随光照强度（10-3103 lx范围内）的增加而线性增加，这时的反向电流又叫光电 流。因此，对应一定的光照强度，光敏二极管相当于一个恒流源。在有光照而无 外加电压时，光敏二极管相当于一个电池，P区为正，N区为负。光敏二极管有一定光谱响应范围，并对某波长的光有最高的响应灵敏度（峰 值波长）。因此，为获取最大的光项，应选择光谱响应特性符合待测光谱的光 敏二极管，同时加大照度和调整入射的角度。光敏二极管的响应时间，一般小于几百微秒，主要取决于结电容和外部电路 电阻的乘积。表B316列出了几种光敏二极管的参数，其中灵敏度指输入给定波 长的单位功率时，光敏二极管能输出的光电流值。兼B316几种光敏二极管的卷数卷敖最高 工忙旭 Uta gg光电流(|1A)焚故度(ixA/riW)临值舸成喧应时间 (s)蜻电容 (pF)ff浏试篇件300 be y - cfew波坂D 9呻V. LfcM凡50 口u inv/- 3。Hfi甘“心A 5MH型号2CU1AiOmw珈2CU】B】E网TQ2CU2A10i 0.1MQ0 5fl 8工55Bt2CU2B-2E20-502CU512戏.1iCULI5 0.51 Oti.11常用二极管型号及参数一一链接