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认识二极管:结构、参数型号及伏安特性与等效电路

2016.05.17 15:01 评论:0

二极管的结构

将PN结引出两条电极引线并用外壳封装就制成二极管。由P区引出的电极称为二极管正极(阳极),N区引出的电极称为负极(阴极)。常用的有锗二极管和硅二极管。按结构分有点接触型和面接触型,如下图a、b所示。

二极管结构

点接触型多为锗管,PN结的面积小,高频性能好;面接触型一般为硅管,PN结的面积大,作为整流管用的较多。二极管的图形符号如图c所示,箭头代表二极管导通时电流的方向,文字符号用VD表示。

伏安特性和近似等效电路

二极管伏安特性伏安特性:二极管有一个PN结,有单向导电特性,可用加在二极管两端的电压和流过二极管的电流的关系曲线来表示它,该曲线称为二极管的伏安特性曲线,如右图所示。

当二极管加正向电压时,产生正向电流。在电压较小时,由于内电场的阻碍作用,正向电流很小,近乎为零,这一段称为死区,如图中硅管的0A段,锗管的0B段。通常硅管死区电压为0.5V,锗管为0.2V。当外加电压超过死区电压后,内电场被大大削弱,正向电流大幅度增加,此时导通压降很小,硅管的导通压降约为0.5~0.7V,锗管约为0.2~0.3 V。

当二极管加反向电压时,由于有少数载流子的漂移运动,故只有很小的反向电流,反向电压在一定数值范围时,反向电流大小取决于少数载流子的数量多寡,基本不随电压的变化而变化,此电流称为反向饱和电流,一般是微安级或纳安级,但对温度很敏感。但当反向电压继续增大时,外电场产生的电场力足以把共价键中的价电子强行拉出来而成为自由电子,这时二极管中载流子数量急剧增多,反向电流就突然增大,此现象称为二极管反向击穿,击穿时加在二极管上的反向电压称为反向击穿电压UBR, 如上图中反向伏安特性曲线中硅管的C点、锗管的D点。

二极管的等效电路:在分析二极管电路时,常将其伏安特性理想化,并用等效电路来代替。

二极管等效电路

  1. 理想二极管的等效电路:当二极管正向导通时,认为正向压降等于零,相当于开关闭合。而反向截止时,反向电流近似认为等于零,相当于开关断开,如图上图a所示。
  2. 二、考虑正向压降U时二极管的等效电路:二极管正向压降Uv,硅管取0.7V,锗管取0.3V。当外加电压u≥Uv时,二极管导通,相当于开关闭合,正向压降恒等于Uv;如果外加压u<Uv时,二极管截止,相当于开关断开,如图b所示。
  3. 考虑二极管正向特性曲线的斜率时二极管的等效电路。 用动态电阻rv=△uv/△iv表示曲线的斜率,其等效电路如图c所示。rv值随二极管工作点Q电流的增大而减小。

主要参数与型号

二极管的特性除用伏安特性曲线表示以外,还常用基本参数来表示。在使用和选择二极管时,首先应了解这些参数。常用的基本参数有:

  1. 最大整流电流IOM: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。当二极管中电流超过这个允许值时,由于PN结过热会使二极管损坏。一般点接触型二极管的IOM在几十毫安以下,面接触型的IOM可达几百毫安以上。
  2. 反向工作峰值电压URM:为了保证二极管承受反向电压不被击穿,一般给定的反向工作峰值电压是反向击穿电压的1/2~2/3。点接触型二极管的URM一般为数十伏,面接触型可达数百伏。
  3. 反向峰值电流IRM:指规定温度下二极管加上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。此电流受温度影响颇大。

二极管的应用范围很广,主要都是利用它的单向导电特性,除用于整流外,还可用于混频、检波、箝位、元件保护和做开关元件使用。

二极管的型号符号含义

A——锗二极管(锗管),C——硅二极管(硅管),P——普通二极管,Z——整流二极管。

查询手册可知:2CZ12G为硅整流二极管。IOM=3A,URM=600V,IRM≤1mA,最大整流电流时的正向压降为0.8V。

2AP28为锗二极管,IOM=16mA,URM=100V,IRM≤250μA,反向击穿电压为150V,最高工作频率为100MHz。