二极管基础知识全掌握

晶体二极管也叫半导体二极管，简称二极管，因其有两个电极而得名。二极管内部有一个 PN 结，具有单向导电性能，用途十分广泛，是极其重要的电子元器件之一。二极管的种类很多。这次重点介绍常用二极管的结构、主要技术参数及其选择和使用注意事项。

PN结及其单向导电性

大家知道，自然界的物体按导电能力不同分为导体、绝缘体和半导体。其中，半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间。在常温、常压下，不含任何杂质的纯净半导体基本不导电。如果在纯净半导体(例如纯净硅、纯净锗)内有目的地掺入少量其他元素——砷或铟，使之成为杂质半导体后，其导电能力将会大大提高。理论和实践均证明，加入元素砷后的杂质半导体会产生许多能自由运动的带负电的自由电子，这种杂质半导体称为电子型杂质半导体或N型半导体;与此相反，加入元素铟后的杂质半导体会产生许多能运动的带正电的“空穴”——在一定意义上可理解为电子移走后留下的“空位”，这种杂质半导体称为“空穴”型半导体或 P 型半导体。

图5-1 PN 结的形成

若将P型半导体和N型半导体相“结合”，如图 5-1 所示，在它们的“紧密结合部分”便形成一个非常非常薄的特殊导电区域——称 PN 结。PN 结最主要的电特性是单向导电性，即只允许电流从 P 型半导体流向 N 型半导体，而不允许电流从N型半导体流向P型半导体。

如果在PN结的外部接上电池，如图5-2(a)所示。电路中将有较大的电流通过PN结，此时形成的电流称为PN结的正向电流;如果将电池的极性倒过来，如图 5-2(b)所示，电路中将没有电流，或者只有极微弱的电流，此时所形成的弱电流称为 PN 结的反向电流。

图5-2 PN 结的单向导电性

二极管的结构及其伏安特性

如前所述，晶体二极管就是其内部为一个PN结，外部有两个电极的半导体器件。其中，从P型半导体引出的电极称为正极(+)，从N型半导体引出的电极称为负极(−)。其电气图形符号为“

”，其中的箭头表示从正极指向负极。

不难推知，晶体二极管将具有与PN结相似的电特性，这一点从它的伏安特性可以清楚地表现出来。所谓晶体二极管的伏安特性，是指施加在二极管电极两端的电压值与通过的电流值之间的关系。将图5-2中的电池 E 换成电压可调整的电源，可以方便地测出二极管的伏安特性曲线。普通锗材料二极管(简称锗管)和硅材料二极管(简称硅管)的伏安特性如图5-3所示。

从图5-3所示的二极管伏安特性曲线，可以看出二极管的导电特性有以下几个特点。

图5-3 二极管的伏安特性曲线

1.正向导电时存在死区电压或阈值电压UT(UT')

当加在二极管两端的正向电压低于UT(UT')时，通过二极管的正向电流很小，一般称该电压为死区电压或阈值电压。大量实验证明，对于锗管，UT≈0.1～0.3V;对于硅管，UT≈0.6～0.8V。

2.正向电阻很小且不是固定值

当加在二极管两端的正向电压超过UT(UT')时，其正向电流急剧增大。将加在二极管两端的正向电压值除以通过的电流值，称为二极管的正向电阻值。由图5-3不难看出，二极管的正向电阻值很小，而且不是一个固定值。

3.反向电压低于其击穿电压UD(UD')时反向电流很小

当二极管两端加上反向电压时，随着反向电压的增大，其反向电流基本不增加或增加很小，即其反向电阻很大，为几十千欧或几百千欧。当反向电压达到或超过UD(UD')时，反向电流突然剧烈增大，此种现象称为二极管PN结的击穿，即不再具有单向导电性能了。因此，UD(UD')被称为反向击穿电压，简称击穿电压。二极管运用时，一般不能工作在反向击穿状态，以免损坏。另外，二极管的反向电流随温度的升高增加很快。

总之，二极管在正向电压作用下，正向电阻很小，通过的正向电流较大;而在反向电压作用下，反向电阻很大，通过的反向电流很小，这就是它的单向导电性——最为重要的电特性。事实上，二极管的大部分应用，例如整流、检波、稳压等都是利用它的这一特性。如果二极管的单向导电性一旦丧失，就意味着其损坏。因此，对二极管性能好坏的检测，实质就是检测其单向导电性的存在与否，具体方法就是用万用表测量其正、反向电阻值。若其正、反向电阻值有明显的差别，则其性能是好的;反之，若其正、反向电阻值差别很小或根本无差别，说明其性能很差或已损坏。

二极管种类、代表符号与型号命名方法

1.二极管种类

二极管的种类繁多，通常按使用材料、制作工艺、功能用途及封装形式分类，如图5-4所示。

图5-4 晶体二极管的分类

2.代表符号

常用二极管的外形如图5-5所示，其文字符号为VD，电气图形符号如图5-6所示。

图5-5 常用二极管外形

图5-5 常用二极管外形(续)

图5-6 二极管电气图形符号

3.型号命名方法

了解二极管的型号命名方法，对正确选择和使用二极管很有帮助，因为从它的型号上可知道它的某些重要性能。二极管的型号由5个部分组成，各部分的意义如图5-7所示。

图5-7 二极管的型号命名方法

例：2CP60为硅N型普通二极管，产品序号为60(具体特性参数需查产品手册或资料)。

常用国产整流二极管型号为2CP××(普通硅二极管)和2CZ×× (高、低频硅整流二极管)。国外产品依各国的标准而命名型号，也有的按自己公司的标准命名型号。实际使用中，没有很大必要去了解它们的具体命名方法，只要按所需型号直接购买或者查阅有关资料找其替代型号即可。国内合资产品的型号或型号主要部分与国外同类产品相同，可视作国外产品的型号对待。

另外，二极管的技术参数随其用途不同而不一样，主要有最大整流电流、最大反向电压、反向饱和电压、正向压降、结电容、截止频率、反向恢复时间等。下面将结合二极管的用途给予介绍，此处不再赘述。