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    今天我们将一起学习常用的半导体器件:二极管。

    二极管是最基本的半导体器件。

    首先来了解下二极管的结构。

    这是一块电梯分频器线路板,板上有很多器件,红线框里的器件就是二极管。

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    它是一种半导体器件,那什么是半导体器件呢?

    我们都知道,物质按导电性能好坏可以分成三类。导电性能好的,称为导体。导电性能差的,称为绝缘体。而还有一类物质,导电性能处于导体与绝缘体之间,这就是半导体。硅和锗是最常见的半导体材料。

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    半导体的导电能力受很多因素影响。

    首先,温度升高时,半导体导电能力增强,据此,可以制成热敏电阻。

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    热敏电阻

    受光照射时,半导体导电能力增强,比如常见的光敏电阻、光电三极管等。

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    在纯净的半导体中掺入杂质元素也会增强其导电能力,掺入微量三价硼元素,可以得到以带正电的空穴为多数载流子的P型半导体。掺入微量五价磷元素,就得到以带负电的自由电子为多数载流子的N型半导体。

    热敏性、光敏性和掺杂性就是半导体的导电特性。

    用半导体材料制成的器件就是半导体器件。

    将P型半导体和N型半导体结合在一起,在它们的交界处会形成一个薄层,称为PN结。

    PN结在电路中的作用与单向阀在水路中的作用相似,当水流正向冲击阀门时,阀门打开,水流通过,当水流反向冲击阀门时,阀门被反向压紧,水流截止。

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    PN结的这一特性称为单向导电性。从PN结两端各引出一条引脚,再将PN结封装在管壳里,就形成了一个二极管。P区引出的引脚为正极,N区引出的为负极。通常,用字母“VD”来表示二极管。

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    二极管实质上就是一个PN结。

    那二极管是否也具有单向导电性呢?

    下面,我们通过一个实验来研究二极管的工作特性。这是一个二极管与灯泡、开关串联的电路。

    第一步,请观察二极管加正向电压时。即二极管的正极接电源正极,二极管的负极接电源负极时

    闭合开关后灯泡的状态,闭合开关,灯泡点亮,表明二极管加正向电压时导通。

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    第二步,对调二极管,请观察二极管加反向电压,即二极管的负极接电源正极,二极管的正极接电源负极时

    闭合开关,灯泡的状态。灯泡不亮,表明二极管加反向电压时截止。

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    由实验可知:二极管具有单向导电性,加正向电压时,二极管导通,加反向电压时,二极管截止。

    以上是对二极管工作特性的定性分析,而具体的参数就需要分析二极管的伏安特性曲线图。

    伏安特性反映的是二极管两端的电压与流过二极管的电流之间的关系,可以分为正向特性和反向特性。

    下面我们先来分析正向特性,即U>0的部分。这一区域内,一开始二极管虽然加正向电压,电流却很小,近似为零,二极管不导通,我们称这一区域为死区。

    当正向电压大于某一电压值A点时,二极管才能导通,A点电压就称之为死区电压。锗管的死区电压约为0.2V,硅管的约为0.5V。

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    随着电压继续增大,电流也急剧增大,二极管导通,进入导通区。此时,B点之后二极管两端的电压基本不变,B点电压即为导通电压。锗管的导通电压约为0.3V,硅管约为0.7V。

    其次,反向特性,即U<0的部分。此部分中,随着反向电压增大,电流非常小,近似为0,二极管截止,进入截止区。反向电压继续增大,反向电流也急剧增大。说明二极管失去单向导电性,二极管进入击穿区。

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    图中A′点电压为反向击穿电压,击穿后,二极管两端电压基本不变。

    二极管工作在不同区域,可以完成整流、检波、钳位、限幅、开关、稳压、续流等多种功能。

    下面,我们一起来认识几种常见的二极管。

    根据功能的不同,常见的二极管有整流二极管、开关二极管、发光二极管、稳压二极管等种类。大多数二极管应避免工作在击穿区,否则,会因电流过大损坏管子。

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    而稳压二极管则是工作在反向击穿区的。电路中,稳压二极管利用反向击穿状态下,电流在很大范围内变化而电压基本不变的现象,起到稳压、限压、保护等作用。其图形符号与普通二极管略有不同,用字母VZ表示。

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    常见的稳压二极管有玻璃封装、塑料封装和金属封装三种。使用时,应注意,反向接入电路,同时,为保证工作电流和稳定电压,需要通过计算合理的选择限流电阻。

    生活中,还有一种二极管能扮靓城市夜空,为我们带来美好的视觉享受。它除了具有单向导电性之外,还能将电能转换成光能,这就是发光二极管,简称LED。

    与普通二极管一样,发光二极管工作在正向导通区,图形符号中多了两个向外的箭头表示发光。导通电压在1.5-3V之间。

    LED被称为第四代光源,因其节能、高亮度、低热度、寿命长等特点深受人们喜爱,被广泛应用在各种信号灯、大型显示屏和照明光源中。

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    使用时,发光二极管应正向接入电路,同时,为保证二极管的工作,也需要通过计算合理的选择限流电阻。

    总结,今天我们知道了二极管实际就是一个PN结;二极管具有单向导电性;同时认识了两种特殊的二极管;二极管是最简单也是最常用的半导体器件,它是整流、稳压等电路的组成部分。掌握好二极管的相关知识,是我们分析电子电路的基础。

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  • LED发光原理及特性

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    这几天在现场处理故障,有人问我二极管。可控硅怎么判断好坏,这是最基本的电气知识,很多电气人员还是不熟悉和掌握,在这里利用头条的平台跟大家聊聊。

    今天要聊的就是二极管:

    英文缩写:D (Diode) 电路符号是

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    半导体二极管的分类

    分类:a 按材质分:硅二极管和锗二极管;

    b按用途分:整流二极管,检波二极管,稳压二极管,发光二极管,光电二极管,变容二极管。

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    半导体二极管在电路中常用“D”加数字表示,如:D5表示编号为5的半导体二极管。

    半导体二极管的导通电压是:

    a;硅二极管在两极加上电压,并且电压大于0.6V时才能导通,导通后电压保持在0.6-0.8V之间.

    B;锗二极管在两极加上电压,并且电压大于0.2V时才能导通,导通后电压保持在0.2-0.3V之间.

    半导体二极管主要特性是单向导电性,也就是在正向电压的作用下,导通电阻很小;而在反向电压作用下导通电阻极大或无穷大。

    半导体二极管可分为整流、检波、发光、光电、变容等作用。

    半导体二极管的识别方法:

    a;目视法判断半导体二极管的极性:一般在实物的电路图中可以通过眼睛直接看出半导体二极管的正负极.在实物中如果看到一端有颜色标示的是负极,另外一端是正极.

    b;用万用表(指针表)判断半导体二极管的极性:通常选用万用表的欧姆档(R﹡100或R﹡1K),然后分别用万用表的两表笔分别出接到二极管的两个极上出,当二极管导通,测的阻值较小(一般几十欧姆至几千欧姆之间),这时黑表笔接的是二极管的正极,红表笔接的是二极管的负极.当测的阻值很大(一般为几百至几千欧姆),这时黑表笔接的是二极管的负极,红表笔接的是二极管的正极.

    c;测试注意事项:用数字式万用表去测二极管时,红表笔接二极管的正极,黑表笔接二极管的负极,此时测得的阻值才是二极管的正向导通阻值,这与指针式万用表的表笔接法刚好相反。

    4.8 变容二极管是根据普通二极管内部 “PN结” 的结电容能随外加反向电压的变化而变化这一原理专门设计出来的一种特殊二极管。变容二极管在无绳电话机中主要用在手机或座机的高频调制电路上,实现低频信号调制到高频信号上,并发射出去。在工作状态,变容二极管调制电压一般加到负极上,使变容二极管的内部结电容容量随调制电压的变化而变化。

    变容二极管发生故障,主要表现为漏电或性能变差:

    (1)发生漏电现象时,高频调制电路将不工作或调制性能变差。

    (2)变容性能变差时,高频调制电路的工作不稳定,使调制后的高频信号发送到对方被对方接收后产生失真。

    出现上述情况之一时,就应该更换同型号的变容二极管。

    稳压二极管的基本知识

    a、稳压二极管的稳压原理:稳压二极管的特点就是击穿后,其两端的电压基本保持不变。这样,当把稳压管接入电路以后,若由于电源电压发生波动,或其它原因造成电路中各点电压变动时,负载两端的电压将基本保持不变。

    b、故障特点:稳压二极管的故障主要表现在开路、短路和稳压值不稳定。在这3种故障中,前一种故障表现出电源电压升高;后2种故障表现为电源电压变低到零伏或输出不稳定。

    c、 常用稳压二极管的型号及稳压值如下表:

    型 号 1N4728 1N4729 1N4730 1N4732 1N4733 1N4734 1N4735 1N4744 1N4750 1N4751 1N4761

    稳压值 3.3V 3.6V 3.9V 4.7V 5.1V 5.6V 6.2V 15V 27V 30V 75V

    半导体二极管的伏安特性:

    二极管的基本特性是单向导电性(注:硅管的导通电压为0.6-0.8V;锗管的导通电压为0.2-0.3V),而工程分析时通常采用的是0.7V.

    半导体二极管的伏安特性曲线:(通过二极管的电流I与其两端电压U的关系曲线为二极管的伏安特性曲线。)

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    半导体二极管的好坏判别:用万用表(指针表)R﹡100或R﹡1K档测量二极管的正,反向电阻要求在1K左右,反向电阻应在100K以上.总之,正向电阻越小,越好.反向电阻越大越好.若正向电阻无穷大,说明二极管内部断路,若反向电阻为零,表明二极管以击穿,内部断开或击穿的二极管均不能使用。

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    发光二极管的特点:工作电压很低(有的仅一点几伏);工作电流很小(有的仅零点几毫安即可发光);抗冲击和抗震性能好,可靠性高,寿命长;通过调制通过的电流强弱可以方便地调制发光的强弱。

    优点:
    1、体积小
    LED基本上是一块很小的晶片被封装在环氧树脂里面,所以它非常的小,非常的轻。
    2、电压低
    LED耗电相当低,一般来说LED的工作电压是2-3.6V。只需要极微弱电流即可正常发光。
    3、使用寿命长
    在恰当的电流和电压下,LED的使用寿命可达10万小时。
    4、高亮度、低热量
    LED使用冷发光技术,发热量比同等功率普通照明灯具低很多。
    5、环保
    LED是由无毒的材料构成,不像荧光灯含水银会造成污染,同时LED也可以回收再利用。
    应用:
    交流电源指示灯、交流开关指示灯、交流电源插座指示灯、保险管座指示灯、LED广告招牌灯、LED单色或者彩色显示屏、LED路灯、LED汽车信号灯和LED电动车照明灯


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  • 模电:二极管

    千次阅读 2016-06-05 22:26:34
    模电:二极管二极管基本结构就是一个PN结。 本文内容如下:目录模电二极管目录二极管符号 二极管分阳极和阴极,或者说正极、负极。...发光二极管,灯珠内金属片面积特大的是负极 硅二极管的伏安特性: 电流方程

    模电:二极管

    二极管基本结构就是一个PN结。

    • 二极管符号
      二极管分阳极和阴极,或者说正极、负极。
      二极管有很多不同类型(不限于以下种类):
      这里写图片描述
      _
      最常见的是普通二极管和发光二极管。
      普通二极管外观多种多样,比如1N4007,外观如下,
      有白色特殊标记的一端是负极:
      这里写图片描述
      _
      发光二极管,灯珠内金属片面积特大的是负极
      这里写图片描述

    • 硅二极管的伏安特性:
      这里写图片描述
      _
      电流方程:
      这里写图片描述
      一般,反向饱和漏电流 Is 为常数,n也是常数,VT=26mV,VD为二极管两端电压。
      可以看出,二极管正偏电流是呈指数增长的,反偏时漏电流为-Is。
      根据伏安特性曲线,也可以看到在电压小于0.5V时,电流几乎为0,大于0.5V后电流急剧增加。在二极管导通后,二极管压降基本在0.7V附近。
      _
      工程中常使用二极管恒压降模型,即二极管两端电压达到0.7才能导通,而且导通压降恒为0.7。一般不会为二极管单独做0.7V电源,比如使用5V电源点亮发光二极管,常常将二极管和电阻串联使用,电阻可以分担多余的电压,同时控制二极管电流大小。

    要注意,不同用途的二极管 Is ,n也是不同的,故恒压降模型并非都是0.7。
    相关文章链接:

    1、恒压降模型
    2、理想模型
    3、折线模型
    4、交流通路小信号模型

    在不出现极大误差的情况下,可以选择合适的模型使用。


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空空如也

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发光二极管的基本特性