導體二極管2.4.1 半導體二極管的分類
半導體二極管按其用途可分為：普通二極管和特殊二極管。普通二極管包括整流二極管、檢波二極管、穩壓二極管、開關二極管、快速二極管等；特殊二極管包括變容二極管、發光二極管、隧道二極管、觸發二極管等。
常用的半導體二極管的外形圖如圖2.4.1所示。
圖2.4.1 半導體二極管外形圖
2.4.2 普通半導體二極管的主要參數
1．反向飽和漏電流IS
指在二極管兩端加入反向電壓時，流過二極管的電流，該電流與半導體材料和溫度有關。在常溫下，硅管的IS為納安（10-9A）級，鍺管的IS為微安（10-6A）級。
2．額定整流電流IF
指二極管長期運行時，根據允許溫升折算出來的平均電流值。目前大功率整流二極管的IF值可達1000A。
3．最大反向工作電壓URM
指為避免擊穿所能加的最大反向電壓。目前最高的URM值可達幾千伏。
4．最高工作頻率fM
由于PN結的結電容存在，當工作頻率超過某一值時，它的單向導電性將變差。點接觸式二極管的fM值較高，在100MHz以上；整流二極管的fM較低，一般不高于幾千赫。
5．反向恢復時間trr
指二極管由導通突然反向時，反向電流由很大衰減到接近IS時所需要的時間。大功率開關管工作在高頻開關狀態時，此項指標至為重要。
2.4.3 幾種常用二極管的特點
1．整流二極管
整流二極管結構主要是平面接觸型，其特點是允許通過的電流比較大，反向擊穿電壓比較高，但PN結電容比較大，一般廣泛應用于處理頻率不高的電路中。例如整流電路、嵌位電路、保護電路等。整流二極管在使用中主要考慮的問題是最大整流電流和最高反向工作電壓應大于實際工作中的值。目前常用幾種整流二極管的主要參數見表2-12。
表2-12 幾種常用整流二極管的主要參數
型 號
反向峰值電壓VR(V)
正向平均電流IF(A)
反向飽和漏電流IS(μA)
1N4001
50
1
3
1N4002
100
1
3
1N4003
200
1
3
1N4004
400
1
3
1N4005
600
1
5
1N4006
800
1
3
1N4007
1000
1
3
1N5201
100
2
10
1N5202
200
2
10
1N5203
300
2
10
1N5204
400
2
5
1N5205
500
2
10
1N5206
600
2
10
1N5207
800
2
10
1N5208
1000
2
10
2．快速二極管
快速二極管的工作原理與普通二極管是相同的，但由于普通二極管工作在開關狀態下的反向恢復時間較長，約4～5ms，不能適應高頻開關電路的要求。快速二極管主要應用于高頻整流電路、高頻開關電源、高頻阻容吸收電路、逆變電路等，其反向恢復時間可達10ns。快速二極管主要包括肖特基二極管和快恢復二極管。肖特基二極管是由金屬與半導體接觸形成的勢壘層為基礎制成的二極管，其主要特點是正向導通壓降小（約0.45V），反向恢復時間短和開關損耗小。但目前肖特基二極管存在的問題是耐壓比較低，反向漏電流比較大。目前應用在功率變換電路中的肖特基二極管的大體水平是耐壓在150V以下，平均電流在100A以下，反向恢復時間在10～40ns。肖特基二極管應用在高頻低壓電路中，是比較理想的。快恢復二極管在制造上采用摻金、單純的擴散等工藝，可獲得較高的開關速度，同時也能得到較高的耐壓。目前快恢復二極管主要應用在逆變電源中作整流元件，高頻電路中的限幅、嵌位等。幾種常用的快速二極管參數見表2-13。
表2-13 幾種常用的快速二極管主要參數
型號
反向峰值電壓 VR (V)
平均整流電流 IF (A)
反向恢復時間 trr (ns)
1N5817
20
1
1N5818
30
1
1N5819
40
1
1N4933
50
1
200
1N4935
200
1
200
1N4937
600
1
200
MUR105
50
1
35
MUR110
100
1
35
MUR115
150
1
35
MUR120
200
1
35
3．穩壓二極管
穩壓二極管是利用PN結反向擊穿特性所表現出的穩壓性能制成的器件。穩壓管的主要參數有： = 1 * GB3 ①穩壓值VZ 。指當流過穩壓管的電流為某一規定值時，穩壓管兩端的壓降。目前各種型號的穩壓管其穩壓值在2～200V，以供選擇。②電壓溫度系數 。穩壓管的穩壓值VZ的溫度系數在VZ低于4V時為負溫度系數值；當VZ的值大于7V時，其溫度系數為正值；而VZ的值在6V左右時，其溫度系數近似為零。目前低溫度系數的穩壓管是由兩只穩壓管反向串聯而成，利用兩只穩壓管處于正反向工作狀態時具有正、負不同的溫度系數，可得到很好的溫度補償。例如2DW7型穩壓管是穩壓值為±6～7V的雙向穩壓管。③動態電阻rZ。表示穩壓管穩壓性能的優劣，一般工作電流越大，rZ越小。④允許功耗PZ。由穩壓管允許達到的溫升決定，小功率穩壓管的PZ值為100～1000mW,大功率的可達50W。⑤穩定電流IZ。測試穩壓管參數時所加的電流。實際流過穩壓管的電流低于IZ時仍能穩壓，但rZ較大。
穩壓管的最主要的用途是穩定電壓。在要求精度不高、電流變化范圍不大的情況下，可選與需要的穩壓值最為接近的穩壓管直接同負載并聯。在穩壓、穩流電源系統中一般作基準電源，也有在集成運放中作為直流電平平移。其存在的缺點是噪聲系數較高，穩定性較差。表2-14列出了幾種常用穩壓管的主要參數。
表2-14 幾種常用穩壓管的主要參數
型號
穩壓值 VZ (V)
允許功耗 PZ(W)
動態電阻rZ(W)
VZ的溫度系數（%/℃）
1N5226A
3.3
0.5
28
-7
1N5227A
3.6
0.5
24
-6.5
1N5229A
4.3
0.5
22
-5.5
1N5230A
4.7
0.5
14
3
1N5233A
6
0.5
7
3.8
1N4736
6.8
1
3.5
5
1N4737
7.5
1
4
5.8
1N4738
8.2
1
4.5
6.2
1N4740
9.4～10.6
1
7
7.5
1N4742
11.4～12.7
1
9
7.7
1N4744
13.8～15.6
1
14
8.2
1N6024
100±5%
0.5
400
15.5
1N6026
120±5%
0.5
800
15.5
4．發光二極管（LED）
發光二極管的伏安特性與普通二極管類似，所不同的是當發光二極管正向偏置時，正向電流達到一定值時能發出某種顏色的光。根據在PN結中所摻加的材料不同，發光二極管可發出紅、綠、黃、橘及紅外光線。在使用發光二極管時應注意兩點：一是若用直流電源電壓驅動發光二極管時，在電路中一定要串聯限流電阻，以防止通過發光二極管的電流過大而燒壞管子，注意發光二極管的正向導通壓降為1.2～2V(可見光LED為1.2～2V, 紅外線LED為1.2～1.6V)。二是發光二極管的反向擊穿電壓比較低，一般僅有幾伏。因此當用交流電壓驅動LED時，可在LDE兩端反極性并聯整流二極管，使其反向偏壓不超過0.7V，以便保護發光二極管。
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