1.2 二极管

1.2.1 二极管的结构、符号及外形

在PN结上加上引线和封装，就构成一个二极管。由P型半导体引出的是正极（又称为阳极），由N型半导体引出的是负极（又称为阴极）。二极管按结构分有点接触型、面接触型和平面型3大类，二极管的结构示意图和电路符号如图1-7所示。点接触型PN结面积小，结电容小，用于检波和变频等高频电路；面接触型PN结面积大，用于工频大电流整流电路；平面型PN结面积可大可小，用于高频整流和开关电路中。常见二极管的外形如图1-8所示。

二极管的类型如下所述。

1）按材料分：有硅二极管、锗二极管和砷化镓二极管等。硅二极管的热稳定性比锗二极管好得多。

2）按用途分：有整流、稳压、开关、发光、光电、变容以及阻尼等二极管。

3）按封装形式分：有塑封、金属封等二极管。

4）按功率分：有大功率、中功率及小功率等二极管。

1.2.2 二极管的伏安特性

二极管两端的电压U及其流过二极管的电流I之间的关系，称为二极管的伏安特性。若以电压为横坐标，电流为纵坐标，用作图法把电压、电流的对应值用平滑的曲线连接起来，就构成二极管的伏安特性曲线，如图1-9所示。

1. 正向特性

二极管两端加上正向电压时，产生正向电流。当外加的正向电压较小时，不足以克服PN结内电场对多数载流子运动的阻挡作用，其正向电流很小，几乎为零，称为死区。而当正向电压超过一定值时，正向电流增长很快，这个正向电压的定值通常被称为“死区电压”或“门槛电压”。硅管的死区电压约为0.5V，锗管的死区电压约为0.1V。当正向电压超过死区电压值时，正向电流随外加电压的增加而明显增大，二极管正向电阻变得很小。当二极管完全导通后，正向压降基本维持不变，称为二极管正向导通压降。硅管的导通电压约为0.6～0.7V，锗管的导通电压约为0.2～0.3V。以后我们在讨论计算时，一般取硅管的导通电压为0.7V，锗管的导通电压为0.3V。

2. 反向特性

当二极管承受反向电压时，外电场与内电场方向一致，只有少数载流子的漂移运动，形成的反向漏电流，反向电流很小，且在某一范围内基本保持不变，称为反向饱和电流IR。反向饱和电流将随温度的升高而增大。此时二极管反向截止。一般硅管的IR为几微安以下，锗管IR较大，为几十到几百微安。

当反向电压增大到某一数值时，反向电流将随反向电压的增加而急剧增大，这种现象称二极管反向击穿。击穿时对应的电压称为反向击穿电压。普通二极管发生反向击穿后，造成二极管的永久性损坏，失去单向导电性。可利用二极管的反向击穿特性，做成稳压二极管。

1.2.3 二极管的主要参数

二极管参数是反映二极管性能质量的指标，应根据二极管的参数来合理选用二极管。

1.最大整流电流IFM

IFM是指二极管长期工作时允许通过的最大正向平均电流值。工作时，管子通过的电流不应超过这个数值，否则将导致管子过热而损坏。

2.最高反向工作电压URM

URM是指二极管不击穿所允许加的最高反向电压。超过此值二极管就有被反向击穿的危险。URM通常为反向击穿电压的1/2～2/3，以确保二极管安全工作。

3.反向饱和电流IR

IR是指二极管在规定的反向电压和室温下所测得的反向电流值。其值越小，说明二极管的单向导电性越好。温度越高，反向电流越大。

4.最高工作频率fM

fM指二极管正常工作时的上限频率值，超过此值，二极管的单向导特性变差。

1.2.4 二极管的测试

1. 观察外壳上的符号标记

通常在二极管的外壳上标有二极管的符号，带有三角形箭头的一端为正极，另一端是负极，二极管的极性判别如图1-10a所示。

2. 观察外壳上的色环

有的二极管上标有色环，带色环（白色或灰色）的一端则为负极，如图1-11b所示。

3. 用万用表进行测量判定

选择电阻R×100Ω或R×1kΩ档，进行欧姆调零，然后将红、黑表笔分别接二极管的两个电极，若测得的电阻值很小（几千欧以下），则黑表笔所接电极为二极管正极，红表笔所接电极为二极管的负极；若测得的阻值很大（几百千欧以上），则黑表笔所接电极为二极管负极，红表笔所接电极为二极管的正极，用机械式万用表判别二极管的极性如图1-11所示。

用数字式万用表判别二极管的极性，如图1-12所示。把万用表调至二极管测试档进行测试，所测显示电压为0.3～0.8V，则所测为正向偏置，红表笔所接为正极、黑表笔所接为负极；所测显示为“1”，为反向偏置。