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晶体二极管基础知识及检测方法
ldyinjy | 2007-12-31 11:33:07    阅读:1907   发布文章
二极管基础知识
1.二极管的主要参数
正向电流IF:在额定功率下,允许通过二极管的电流值。
正向电压降VF:二极管通过额定正向电流时,在两极间所产生的电压降。
最大整流电流(平均值)IOM:在半波整流连续工作的情况下,允许的最大半波电流的平均值。
反向击穿电压VB:二极管反向电流急剧增大到出现击穿现象时的反向电压值。
正向反向峰值电压VRM:二极管正常工作时所允许的反向电压峰值,通常VRM为VP的三分之二或略小一些。
反向电流IR:在规定的反向电压条件下流过二极管的反向电流值。
结电容C:电容包括电容和扩散电容,在高频场合下使用时,要求结电容小于某一规定数值。
最高工作频率FM:二极管具有单向导电性的最高交流信号的频率。
2.常用二极管
(1) 整流二极管
将交流电源整流成为直流电流的二极管叫作整流二极管,它是面结合型的功率器件,因结电容大,故工作频率低。
通常,IF在1安以上的二极管采用金属壳封装,以利于散热;IF在1安以下的采用全塑料封装(见图二)由于近代工艺技术不断提高,国外出现了不少较大功率的管子,也采用塑封形式。

(a)全密封金属结构

(b)塑料封装
(2) 检波二极管
检波二极管是用于把迭加在高频载波上的低频信号检出来的器件,它具有较高的检波效率和良好的频率特性。
(3)开关二极管
   在脉冲数字电路中,用于接通和关断电路的二极管叫开关二极管,它的特点是反向恢复时间短,能满足高频和超高频应用的需要。
开关二极管有接触型,平面型和扩散台面型几种,一般IF<500毫安的硅开关二极管,多采用全密封环氧树脂,陶瓷片状封装,如图三所示,引脚较长的一端为正极。

图3、硅开关二极管全密封环环氧树脂陶瓷片状封装
(4)稳压二极管
稳压二极管是由硅材料制成的面结合型晶体二极管,它是利用PN结反向击穿时的电压基本上不随电流的变化而变化的特点,来达到稳压的目的,因为它能在电路中起稳压作用,故称为、稳压二极管(简称稳压管)其图形符号见图4

图4、稳压二极管的图形符号
稳压管的伏安特性曲线如图5所示,当反向电压达到Vz时,即使电压有一微小的增加,反向电流亦会猛增(反向击穿曲线很徒直)这时,二极管处于击穿状态,如果把击穿电流限制在一定的范围内,管子就可以长时间在反向击穿状态下稳定工作。

图5、硅稳压管伏安特性曲线
(5) 变容二极管
变容二极管是利用PN结的电容随外加偏压而变化这一特性制成的非线性电容元件,被广泛地用于参量放大器,电子调谐及倍频器等微波电路中,变容二极管主要是通过结构设计及工艺等一系列途径来突出电容与电压的非线性关系,并提高Q值以适合应用。
   变容二极管的结构与普通二极管相似,其符号如图6所示,几种常用变容二极管的型号参数见表一

图6、变容二极管图形符号
表一
常用变容二极管
型号
产地
反向电压(V)
电容量(pF
电容比
使用波段
最小值
最大值
最小值
最大值
2CB11
中国
3
25
2.5
12
UHF
2CB14
中国
3
30
3
18
6
VHF
BB125
欧洲
2
28
2
12
6
UHF
BB139
欧洲
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
 
3.二极管的选用常识
选用三极管要注意的几个方面:
(1)正向特性
另在二极管两端的正向电压(P为正、N为负)很小时(锗管小于0.1伏,硅管小于0.5伏),管子不导通处于“死区”状态,当正向电压起过一定数值后,管子才导通,电压再稍微增大,电流急剧暗加(见曲线I段)。不同材料的二极管,起始电压不同,硅管为0.5-.7伏左右,锗管为0.1-0.3左右。
(2)反向特性
  二极管两端加上反向电压时,反向电流很小,当反向电压逐渐增加时,反向电流基本保持不变,这时的电流称为反向饱和电流(见曲线II段)。不同材料的二极管,反向电流大小不同,硅管约为1微安到几十微安,锗管则可高达数百微安,另外,反向电流受温度变化的影响很大,锗管的稳定性比硅管差。
(3)击穿特性
  当反向电压增加到某一数值时,反向电流急剧增大,这种现象称为反向击穿(见曲线III)。这时的反向电压称为反向击穿电压,不同结构、工艺和材料制成的管子,其反向击穿电压值差异很大,可由1伏到几百伏,甚至高达数千伏。
  (4)频率特性
由于结电容的存在,当频率高到某一程度时,容抗小到使PN结短路。导致二极管失去单向导电性,不能工作,PN结面积越大,结电容也越大,越不能在高频情况下工作。
二、二极管检测方法
1.普通二极管的检测
  二极管的极性通常在管壳上注有标记,如无标记,可用万用表电阻档测量其正反向电阻来判断(一般用R×100或×1K档)具体方法如表一。
表一二极管简易测试方法
项目
正向电阻
反向电阻
测试方法
测试情况
硅管:表针指示位置在中间或中间偏右一点;锗管:表针指示在右端靠近满刻度的地方(如图所示)表明管子正向特性是好的。
如果表针在左端不动,则管子内部已经断路
硅管:表针在左端基本不动,极靠近OO位置,锗管:表针从左端起动一点,但不应超过满刻度的1/4(如上图所示),则表明反向特性是好的,
如果表针指在0位,则管子内部已短路
2.普通发光二极管的检测
(1)用万用表检测。利用具有×10kΩ挡的指针式万用表可以大致判断发光二极管的好坏。正常时,二极管正向电阻阻值为几十至200kΩ,反向电阻的值为∝。如果正向电阻值为0或为∞,反向电阻值很小或为0,则易损坏。这种检测方法,不能实地看到发光管的发光情况,因为×10kΩ挡不能向LED提供较大正向电流。
如果有两块指针万用表(最好同型号)可以较好地检查发光二极管的发光情况。用一根导线将其中一块万用表的“+”接线柱与另一块表的“-”接线柱连接。余下的“-”笔接被测发光管的正极(P区),余下的“+”笔接被测发光管的负极(N区)。两块万用表均置×10Ω挡。正常情况下,接通后就能正常发光。若亮度很低,甚至不发光,可将两块万用表均拨至×1Ω若,若仍很暗,甚至不发光,则说明该发光二极管性能不良或损坏。应注意,不能一开始测量就将两块万用表置于×1Ω,以免电流过大,损坏发光二极管。
(2)外接电源测量。用3V稳压源或两节串联的干电池及万用表(指针式或数字式皆可)可以较准确测量发光二极管的光、电特性。为此可按图10所示连接电路即可。如果测得VF在1.4~3V之间,且发光亮度正常,可以说明发光正常。如果测得VF=0或VF≈3V,且不发光,说明发光管已坏。
3.红外发光二极管的检测
由于红外发光二极管,它发射1~3μm的红外光,人眼看不到。通常单只红外发光二极管发射功率只有数mW,不同型号的红外LED发光强度角分布也不相同。红外LED的正向压降一般为1.3~2.5V。正是由于其发射的红外光人眼看不见,所以利用上述可见光LED的检测法只能判定其PN结正、反向电学特性是否正常,而无法判定其发光情况正常否。为此,最好准备一只光敏器件(如2CR、2DR型硅光电池)作接收器。用万用表测光电池两端电压的变化情况。来判断红外LED加上适当正向电流后是否发射红外光。其测量电路如图11所示。
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