1、基本结构
将PN结加上相应的电极引线和管壳,就成为二极管。按结构分,二极管有点接触型、面接触型和平面型三类。点接触型二极管(一般为锗管)如图1(a)所示。它的PN结结面积很小,因此不能通过较大的电流,但其高频率性能好,故一般适用于高频和小功率工作,也用作数字电路中的开关元件。面接触型二极管(一般为硅管)如图1(b)所示。它的PN结结面积很大,故可通过较大电流,但其工作频率较低,一般用作整流。平面型二极管如图1(c)所示,可用作大功率整流管和数字电路中的开关管。图1(d)是二极管的表示符号。
(a)点接触型;(b)面接触型;(c)平面型;(d)表示符号 |
图1 二极管 |
图2所示是常见二极管的外形图
(a)玻璃封装 | (b)塑料封装 | (c)金属封装中、大功率二极管 |
图2常见二极管的外形图 |
2、伏安特性
二极管既然是一个PN结,它当然具有单向导电性,其伏安特性曲线如图3所示。由图可见,当外加正向电压很低时,正向电流很小,几乎为零。当正向电压超过一定数值后,电流增大很快。这个数值的正向电压称为死区电压。通常,硅管的死区电压约为0.5V,锗管的死区电压为0.1V。导通时的正向压降,硅管约为0.6~0.7V,锗管约为0.2~0.3V。
在二极管上加反向电压时,反向电流很小,但当把反向电压加大至某一数值时,反向电流突然增大。这种现象称为击穿,二极管失去单向导电性。产生击穿时的电压称为反向击穿电压。
(a) 2CZ52A硅二极管 | (b) 2AP2锗二极管 |
图3二极管的伏安特性曲线 |
3、主要参数
二极管的特性除用伏安特性曲线表示外,还可以用一些数据来说明,这些数据就是二极管的参数。二极管主要参数有下面几个。
图4例1的图 |
1、最大整流电流
最大整流电流是指二极管长时间使用时,允许流过二极管的最大正向平均电流。点接触二极管的最大整流电流在几十毫安培以下。面接触型二极管的最大整流电流较大,如2CZ52A型硅二极管的最大整流电流为100mA。当电流超过允许值时,将由于PN结过热而使管子损坏。
2、反向工作峰值电压
它是保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压,一般是反向击穿电压的1/2或2/3。如2CZ52A硅二极管的反向工作峰值电压为25V,而反向击穿电压约为50V(图9.7)。点接触型二极管的反向工作峰值电压一般是数十伏,面接触二极管可达数百伏。
3、反向峰值电流
它是指在二极管上加反向工作峰值电压时的反向电流值。反向电流大,说明二极管的单向导电性能差,并且受温度的影响大。硅管的反向电流较小,一般在几十微安以下。锗管的反向电流较大,为硅管的几十到几百倍。
二极管的应用范围很广,主要都是利用它的单向导电性。它可用于整流、检波、限幅、元件保护以及在数字电路中作为开关元件等。
例11、在图4中,输入端电位,,求输出端电位。电阻R接负电源-12V。
解:
因为高于,所以二极管优先导通。如果二极管的正向电压降是0.3V,则。当导通后,上加的是反向电压,因而截止。
在这里,起钳位作用,把输出端的电位钳住在+2.7V。