类型众多的二极管的特性与应用

    　二极管有哪些类型

　　二极管的产品种类繁多，形态各异，型号规格更是五花八门。按照所用的半导体材料，可分为锗二极管（Ge管）和硅二极管（Si管）。根据二极管的不同用途，可分为检波二极管、整流二极管、稳压二极管、开关二极管等。按照管芯结构，又可分为点接触型二极管、面接触型二极管及平面型二极管，它们的管芯结构示于图1中。

　　点接触型二极管是用一根很细的金属触丝压在光洁的半导体晶片表面，通以脉冲电流，使触丝一端与晶片牢固地烧结在一起，形成一个“PN结”。由于是点接触，只允许通过较小的电流（不超过几十毫安），适用于高频小电流电路，如收音机的检波等。

　　面接触型二极管的“PN结”面积较大，允许通过较大的电流（几安到几十安），主要用于把交流电变换成直流电的“整流”电路中。

　　平面型二极管是一种特制的硅二极管，它不仅能通过较大的电流，而且性能稳定可靠，多用于开关、脉冲及超高频电路中。

　　二极管的导电特性是什么

　　二极管最重要的特性就是单方向导电性。如果用水流比喻电流，那么接在电路中的二极管就如同装在水管上的能让水单向流动的活门—逆止阀门，如图2所示。当水从水管的A端流向B端时，活门开启，水流畅通；当水从水管的B端流向A端时，活门关闭，水不流通。二极管的电路符号如图3所示。图上有箭头的一边是二极管的正极（阳极），有短线的一边是它的负极（阴极）。在电路中，电流只能从二极管的正极流人，负极流出。下面通过简单的实验说明二极管的正向特性和反向特性。

　　1．正向特性

　　取一只2.5V的小灯泡（手电筒用的小电珠），一只面接触型二极管和两节干电池，按图4电路连接起来。此时二极管的正极接在电源的正极上，负极通过小灯泡接在电源的负极上，小灯泡会正常发光，说明二极管处于导通状态。在电子电路中，只要二极管的正极接在高电位端，负极接在低电位端，二极管就会导通，这种连接方式，称为正向偏置。必须说明，当加在二极管两端的正向电压很小时，二极管仍然不能导通，流过二极管的正向电流十分微弱。只有当正向电压达到某一数值（这一数值称为“门槛电压”，锗管约为0.2V，硅管约为0.6V）以后，二极管才能真正导通。导通后二极管两端的电压基本上保持不变（锗管约0.3V，硅管约0.7V），称为二极管的“正向压降”。

　　2．反向特性

　　将图4中二极管的极性反接，如图5所示，这时二极管的负极接在电源的正极上，正极通过小灯泡接在电源的负极上，小灯泡不亮，说明二极管不能导通。在电子电路中，二极管的正极接在低电位端，负极接在高电位端，二极管处于截止状态，这种连接方式，称为反向偏置。必须说明，二极管外加反向电压处于截止状态时，仍然会有微弱的反向电流流过二极管，常称为漏电流。当二极管两端的反向电压增大到某一数值，反向电流会急剧增大，二极管将失去单方向导电特性，这种状态称为二极管的击穿。

　　二极管的主要参数

　　用来表示二极管的性能好坏和适用范围的技术指标，称为二极管的参数。不同类型的二极管有不同的特性参数。对初学者而言，必须了解以下几个主要参数：

　　1．额定正向工作电流

　　是指二极管长期连续工作时允许通过的最大正向电流值。因为电流通过管子时会使管芯发热，温度上升，温度超过容许限度（硅管为140℃左右，锗管为90℃左右）时，就会使管芯过热而损坏。所以，二极管使用中不要超过手册或说明书上规定的每种型号的二极管的额定正向工作电流值。例如，常用的2AP1型猪二极管的额定正向工作电流为16mA；2CP1O型硅二极管则为l00mA。

　　2．最高反向工作电压

　　上面谈到加在二极管两端的反向电压高到一定值时，会将管子击穿，失去单向导电能力。为了保证使用安全，规定了最高反向工作电压值（对交流电来说是指它的最大值）。例如，2AP1型二极管此电压为20V，2CP10型管则为25V。

　　3．反向电流

　　反向电流是指二极管在规定的温度和最高反向电压作用下，流过二极管的反向电流。反向电流越小，管子的单方向导电性能越好。值得注意的是反向电流与温度有着密切的关系，大约温度每升高10℃，反向电流增大一倍。例如，2AP1型锗二极管，在25℃时反向电流若为250uA，温度升高到35℃，反向电流将上升到500uA。依此类推，在75℃时，它的反向电流已达8mA，不仅失去了单方向导电特性，还会使管子过热而损坏。又如，2CP10型硅二极管，25℃时反向电流仅为5uA，温度升高到75℃时，反向电流也不过160uA。故硅二极管比锗二极管在高温下具有较好的稳定性。

　　怎样测试二极管的好坏

　　在业余条件下可以使用万用电表测试二极管性能的好坏。测试前先把万用电表的转换开关拨到欧姆挡的Rx1k挡位（注意不要使用Rx1挡，以免电流过大烧坏二极管），再将红、黑两根表笔短路，进行欧姆调零。

　　1．正向特性测试

　　按图6所示，把万用电表的黑表笔（表内电池正极）搭触二极管的正极，红表笔（表内电池负极）搭触二极管的负极。若表针不摆到0值而是停在标度盘的中间，这时的阻值就是二极管的正向电阻，一般正向电阻越小越好。若正向电阻为0值，说明管芯短路损坏；若正向电阻接近∞值，说明管芯断路。短路和断路的管子都不能使用。

　　2．反向特性测试

　　按图7所示，把万用电表的红表笔搭触二极管的正极，黑表笔搭触二极管的负极，若表针指在∞值或接近∞值，管子就是合格的。

　　二极管应用示例

　　1．整流元件利用二极管的单方向导电性，可以把方向交替变化的交流电变换成单一方向的脉动直流电。图8绘出了最简单的二极管半波整流电路。

　　2．开关元件二极管在正向电压作用下电阻很小，处于导通状态，相当于一只接通的开关；在反向电压作用下，电阻很大，处于截止状态，如同一只断开的开关。利用二极管的开关特性（图9），可以组成各种逻辑电路。

　　3．限幅元件二极管正向导通后，它的正向压降基本保持不变（硅管为0．7V，锗管为0．3V）。利用这一特性，在电路中作为限幅元件，可以把信号幅度限制在一定范围内。图10中硅二极管VDI、VD2组成的限幅电路，可以把正向和负向信号幅度限制在±0.7V左右。