晶體二極管結構與用途任務目標；二極管的結構，參數、和用途。學習目標；了解二極管的結構，參數、和用途。晶體二極管又叫半導體二極管，是半導體器件中最基礎的器件，它是由半導體單晶材料（硅和鍺）制成，所以也叫半導體器件。二極管在當代汽車電路中應用較多，如發電機的整流電路（如圖1所示）、音響保護電路、汽車電腦穩壓電路和保護電路（如圖2所示）等。圖1整流二極管圖2貼片二極管圖1整流二極管圖2貼片二極管1、晶體二極管的結構、電路符號和分類具有一個PN結的半導體器件稱為半導體二極管，簡稱二極管。晶體二極管是由一個PN結加上接觸電極、引線和管殼構成的，從P區引出的線為正極或稱陽極，從N區引出的線為負極或稱陰極，用字母“D〃表示。晶體二極管電路符號如圖3所示。根據PN結接觸面的大小，二極管可分為點接觸型和面接觸型兩類。如圖4所示，圖a）為點接觸型，圖b）為面接觸型。

圖4晶體二極管結構a）點接觸型b）面接觸型點接觸型二極管（一般是鍺型二極管）的特點PN結的結面積小，不能通過大電流，只能通過兒十毫安以下的電流。但是，由于其PN結的結電容小，因此，可用于高頻信號的檢波電路、脈沖數字電路以及微小電流的整流電路。使用時應注意，它不能承受較高的反向電壓和大電流。面接觸型二極管（一般是硅型二極管）的特點PN結的結面積大，可以通過較大的電流（兒白毫安至兒白安），但是，由于其結電容大，因此，不能用在高頻電路中，只適用于低頻電路和整流電路中。在汽車上發電機整流電路中都采用面接觸型二極管。根據所用半導體材料不同可分:鍺型二極管和硅型二極管兩大類。依據用途不同可分:普通二極管、整流二極管、開關二極管、穩壓二極管、光電二極管、發光二極管等。2、國產晶體二極管命名按國家標準GB249-74規定，國產二極管的型號由五個部分組成。國產二極管型號見表5。國產二極管型號表5第一部分第二部分第工部分第四部分第布部分用數字波m器用漢語拼音字母表示用漢語拼音字母表用數字表示錯件序號川漢語拼音字母件的電極敝目器件的材料利極性示器件的類型表中表示號>一極管A-晞材料B-P錯材料硅材料I）P硅材料E—化合物材料管『穩壓管「整流管L?整流堆A開關管F-發光管U-光電管表示某些性能勺爹數上的差別表友同型號中的檔別3、二極管的檢測1）判斷二極管的極性（1）從外觀上識別二極管的極性二極管的極性，有的可以從外觀上進行識別。有一種透明外殼的二極管，有晶片的一邊為負極，另一端為正極。有的二極管上有色點標志，有紅點的一邊引線為負極，另一端為正極;大部分二極管上面有符號標志，有的畫有色環，那么標有色環的一端就為負極，另一端為正極。正向測量反向測量正向測量反向測量（2）用萬用表來識別二極管的極性如果二極管上沒有以上所述標志時，二極管的極性可以用萬用表來檢測識別。把數字萬用表打到二極管檔，兩表筆分別接觸二極管的兩個引腳，必然有一次有數字顯示（如圖2-55所示），一次沒有（如圖2-56所示），那么顯示數字時，紅表筆接的一端為正極，另一端為負極，顯示的數字則為該二極管的電壓降（起始電壓），通常情況下，硅管的壓降為0.6V0.7V，鍺管的壓降為0.2v0.3v（穩壓管除外），測試時，如果二極管的壓降超過了規定值管了就不合格。2）判斷二極管的好壞在判斷二極管極性時，若兩次測得的顯示均很小，則二極管內部短路;若兩次測得的數值均為無窮大，則說明二極管內部斷路，若兩次測得的數值差別甚大，則說明二極管很好。4、二極管的參數1）額定正向工作電流額定正向工作電流是指二極管長期連續正常工作時允許通過的最大正向電流值。因為電流通過管了時會使管芯發熱，溫度上升，溫度超過允許限度（硅管為140度左右，鍺管為90度左右）時，就會使管芯過熱而損壞。所以二極管使用中不要超過二極管額定正向工作電流值。常用的IN4001-4007型鍺二極管的額定正向工作電流為1A。2）最高反向工作電壓最高反向工作電壓是指加在二極管兩端的反向電壓高到一定值時，會將管了擊穿，失去單向導電能力，為了保證使用安全，規定了最高反向工作電壓值。例：IN4001二極管反向耐壓為50v,IN4007反向耐壓為1000V。3）反向電流反向電流是指二極管在規定的溫度和最高反向電壓作用下，流過二極管的反向電流。反向電流越小，管了的單方向導電性能越好。值得注意的是反向電流與溫度有著密切的關系，大約溫度每升高10°C，反向電流增大一倍，例如2AP1型鍺二極管，在25°C時反向電流若為250uA，溫度升高到35C，反向電流將上升到500uA，依此類推，在75C時，它的反向電流已達8mA，不僅失去了單向導電特性，還會使管了過熱而損壞。又如，2CP10型硅二極管，25C時反向電流僅為5uA，溫度升高到75C時，反向電流也不過160uA。故硅二極管比鍺二極管在高溫下具有較好的穩定性。5、常用二極管的介紹1）整流二極管整流二極管多用于硅材料制成的它有金屬封裝和塑料封裝兩種，它是利用PN結的單向導電特性，把交流電變成脈沖直流電，由于整流二極管整流的電流較大，所以多數采用面接觸型制成。（1）單相半波整流電路單向半波整流電路如圖7所示，整流二極管D，把交流電變成脈動直流電。電源變壓器B，把U1變成整流電路所需的電壓U2。

圖7單向半波整流U2為正半周時，A點電位高于B點電位，二極管D正偏導通則ULQU2。U2為負半周時，A點電位低于B點電位，二極管D反偏截止，則UL-Oo(1)U2一周期內，負載只有單方向的半個波形，這種大小波動，方向不變的電壓或電流稱為脈動直流電。上述過程說明，利用二極管單向導電性可把交流電U2變成脈動直流電。由于電路僅利用U2的半個波形。故稱為半波整流電路。如圖8所示。圖8半波整流輸入與輸出波形(2)全波整流電路如圖9所示。它實際上是由兩個半波整流電路組成。由圖中可以看出，電源變壓器的次級繞組具有中心抽頭，它的兩個繞組是完全對稱的。因此Ua和Ub這兩個電壓，大小相等而相位相反。當正弦交流電正半周期問。Ua上正下負，D1因受正向電壓的作用而導通，電流白a流出，經D1流過負載RL，也回到次級繞組的中心抽頭0;Ub上正下負，D2因承受反向電壓而截止，因此在Ub所構成的回路中沒有電流流通。當正弦交流電在負半周期問Ua上負下正，D1隨反向電壓而截止，Ua所構成的回路中無電流過;而Ub則上負下正，對D2來講是正向電壓，因而D2導通，電流白b點流出，經D2流過負載RL，也回到次級繞組的中心抽頭0。圖9全波整流由此可見，在一對大小相等極性相反的交流電壓的整個周期中，D1,D2輪流導通。但流過負RL中的電流總是單一方向的全波脈動電流。如圖10所示。

圖10全波整流輸入與輸出波形（3）單相橋式整流電路圖11橋式整流單相橋式整流電路是由四個二極管組成。把這四個二極管接成一個電橋形狀，故稱橋式整流電路。如圖11所示。橋式整流電路的工作原理:當電源變壓器B加上正弦交流電壓后，在交流電正半周時，變壓器的輸出A端為正（高電位），B端為負（低電位）。這時二極管D2,D4加的是正向電壓而導通;D1,D3則因加的是反向電壓而截止。因此形成了電流從A端經D2,RL（用電器）D4而回到B端（回到負極）。在交流電負半周期時，變壓器輸出端的A為負，B為正。這時D3,D1回到A端負極。由此可知，無論交流電如何變化，但經過負載（RL）的電流總是從G點流入而從H流出，即G點總是正電壓，H點急是負電壓。整流出的是全波形。（4）全橋的外型與引腳全橋的內部是由四個二極管組成，只不過是把四個二極管封裝連一起，其辨認方法是在全橋的頂端或者側面有標有“十”的標記，它就是正電壓，輸出而標有“十”標記的對角對負極，另外兩腳則為交流輸入端。如圖12所示。圖12整流橋

(5)三相橋式整流器三相橋式整流器如圖13所示，汽車發電機三相橋式整流電路的原理如圖14所示。利用二極管的單相導電性將三相交流電轉換為直流電，交流發電機的整流器采用的是三相橋式全波整流電路，其中D1,D3,D5三個二極管組成共陰極二極管組D2,D4,D6三個二極管組成共陽極二極管組。三相變壓器的二次繞組為星形連接，引出三根線和橋式整流器相接。三相正弦交流電相位差位120°，整流電壓在RL上產生直流電流。圖13汽車整流器圖13汽車整流器圖14汽車發電機三相橋式整流電路原理圖圖14汽車發電機三相橋式整流電路原理圖工作原理當三相電壓中C點為高電壓，B點為最低電壓。按照電流最高電位電流向最低電位點的原則，D5和D4隨正向電壓而導通。負載電流電路為C點一D5-RL-D4-B點。當三相電壓中A點為最高，B點最低，于是D1和D4承受正向電壓而導通。負載電流電路為A點一D1-RL-D4-B點。當三相電壓中A點最高，C點最低，此時D1和D6承受正向電壓而導通。負載電流電路為B點一D3-RL-D6-C點。綜上所述，可得以下結論：a在共負極組中，哪個二極管正極電位最高，哪個二極管就導通，其余兩個截止;在共正極組中，哪個二極管的負極電位最低，哪個二極管就導通，其余兩個截止。b三相交流電壓經過三相橋式整流電路的整流，在負載上得到的是一個單向脈動的直流電壓。三相橋式整流電路輸出電壓的脈動小，而且在直流電壓相等的情況下，整流管承受的最大反向電壓比三相半波時小一倍。目前國內外汽車交流發電機，都采用三相橋式整流電路將交流電變為直流電。穩壓二極管穩壓二極管是一種用特殊工藝制成的面接觸型二極管，又稱齊納二極管，如圖15所示。電路符號如圖16所示。它和普通二極管的不同之處是工作在反向擊穿狀態，而且在反向擊穿電消失后，仍能恢復單向導電性。由于它在電路中與適當數量的電阻配合后能起到穩定電壓的作用，故稱為穩壓管。它廣泛用在穩壓設備和電了電路中，如汽車交流發電機電了調節器和電了點火等電路均用到穩壓管。

圖15穩壓二極管①穩壓二極管通常由硅半導體材料采用合金法或擴散法制成。它既具有普通二極管的單向導電特性，又可工作于反向擊穿狀態。在反向電壓較低時，穩壓二極管截止;當反向電壓達到一定數值時，反向電流急劇增大，穩壓二極管進入擊穿區，此時即使反向電流在很大范圍內變化時，穩壓二極管兩端的反向電壓也能保持基本不變。但若反向電流增大到一定數值后，穩壓二極管則會被徹底擊穿而損壞。穩壓二極管常用型號見表26。圖15穩壓二極管圖16穩壓二極管電路符號表26穩壓二極管常用型號

表26原型號國外型號穩壓值(V)'■-1如界H崩MA1030初41氾沈沒，'即2.536問y1:如|『1N74SH叢邕3.史3.12Cfl,521：\.5：渲51HZ5削■朽二RD.-jaRDj.4-5.3心T1："安二"涌戲8HT.點0525.EERD6A：＞.56.'：成身H26.8E品RD6.QBRD7A6.:：■?.」:飩」1：\.5IN756HZ7HZ7.5E05Z7.5RD7.57-a.'：：!CW'：d1N757HZ9RD&AB.5-9.52CW571如果工二M旺FE9.1-J.」:!弛2成:1：N9621S335H211H匚1日RD11E::ji:e2Cfl,595212BZX79C12RD12E11.5_12l51N7171非S4IS?：'I：Z1EE?MA11W:■：.：■-!i2CW61成京HL：.祐：壬：j.51J2CA621H96，,L-181工二如二日IQ：Jit16-192CH631：?舊如HZ201RD20E：81：12CH641N969：IZ24E骯"Q-242CB650.：:.2423:：S2CH6G1H97：H21：-2j3sene?◎ilF:『F21021&EUFC571JM35由于穩壓管工作在反向擊穿下，因而在電路中，應該反接，即穩壓管的正極必須接負電位，負極接正電位。工作原理從I=U/R得知，在電阻一定的電路中，電流的變化與電壓的變化成正比，即電壓增大，電流變大;電壓減小，電流變小。當整流濾波后獲得的直流電輸入穩壓電路時，直流電通過限流電阻R，加到穩壓管D上，使穩壓管擊穿，工作在擊穿區內。這時的穩壓管就像一個可以自動調整的可變電阻。如圖17所示，從圖中可以看到，穩壓管D與負載RL并聯在一起，因此，流經R的電流，IR等于流過穩壓管D與負載RL的電流之和，穩壓管D就起到與負載RL分流作用。當變壓器輸入端交流電在一定范圍內波動時，變壓器次級也受初級的影響，從而引起濾波之后的電壓波動。當電壓升高時，流過R的電流增大，限流電阻R上的壓降就會增大穩壓管的內阻減小，電流增大;當濾波后的電壓降低時，流過R的電流減小，壓降也同時減小，這時穩壓管的內阻增大，通過它的電流也減小，這樣無論輸入電流怎么變化，都會使輸出的直流電壓不變。當負載電流增大時，R上的反向壓降也會增大，流過穩壓管的工作電流就會減小;當負載RL的電流減小時，日上的反向壓降就會減小，同時穩壓管的工作電流就會增大，這樣無論負載電流如何變化都會使限流電阻R上的電流基本不變，從而保證了輸出電壓的穩定性。穩壓二極管的電路應用，如圖18所示。穩壓二極管選用:根據電路的要求選擇穩壓值，穩壓管的各種參數很多，重要的是要注意它的穩壓值和功率。例:汽車電了調節器中的穩壓管，它需要穩定12V的電壓，你如果在選用或代換時選擇的不合適就會造成故障，穩壓值小了(凱｝就會提前穩壓或被擊穿，穩壓值大了(24V｝會造成穩壓錯后，從而起不到穩定所需要的電壓值。圖18穩壓二極官電路應用對于過壓保護的穩壓二極管來說，選用時穩壓值不能過大也不能較小。穩壓管的使用:穩壓二極管的穩壓值一般都直接標在其管殼上，使用時切記正負極性的接法，因穩壓管時工作在反向電壓狀態下，所以，穩壓管的負極應接電源的正極，正極接電源的負極。發光二極管與光電二極管發光二極管是一種能夠發光半導體二極管。它能把電信號轉換為光信號，其英文名稱為LightEmittingDiode，通?？s寫為“LED”。如圖19所示。圖19直插發光二極管制作發光二極管PN結的半導體材料是磷化稼、磷砷化稼。發光二極管(LED)上有一小透鏡，帶有紅點或引出端較長的電極為發光二極管的正極。直插發光二極管電路符號如圖20所示。

圖20發光二極管的電路符號a)新圖形符號b)舊圖形符號當LED正向偏置時，PN結空穴和電了復合產生的能量以光的形式釋放。不同材料制造的LED可發出不同顏色的光。在LED的PN結上加1.5V"-3.0V正向電壓時，二極管導通，工作電流一般為3-5mA。半導體晶片在通過電流時能發出一定波長的光線，其發光強度與電流成正比。發光二極管檢測方法從外觀加以判別，通常情況下，引腳長的為正極，短的為負極。性能的檢測用數字萬用表二極管檔，檢測其壓降，正反測兩次，應一次通一次不通，通時發光管此時紅表筆接的為正極，黑表筆所接為負極，如兩次都通說明發光二極管以短路(擊兩次都不通為開路(斷路)。亮，穿)焊接發光二級光時，焊接其引腳的時問不能太長，溫度不能太高，以免損壞該管。亮，穿)發光二極管的工作電壓其工作電壓一般為1.5V-2.5V，