【文章內容簡介】 關的反向飽和電流 I0。當外加的反向電壓高到一定程度時， pn結空間電荷層中的電場強度達到臨界值產生載流 子的倍增過程，產生大量電子空穴對，產生了數值很大的反向擊穿電流 ， 稱為二極管的擊穿現象。 圖 常見二極管圖示 、 二極管的特性 幾乎在所有的電子電路中，都要用到半導體二極管，它在許多的電路中起著重要的作用，它是誕生最早的半導體器件之一，其應用也非常廣泛。 二極管的管壓降：硅二極管（不發(fā)光類型）正向管壓降 ，發(fā)光二極管正向管壓降為 。 、 二極管的應用 整流二極管 利用二極管單向導電性，可以把方向交替變化的交流電變換成單一方向的脈動直流電。 開關元件 二極管在正向電壓作用下電阻很小，處于導通狀態(tài)，相當于一只接通南京工程學院畢業(yè)設計說明書（論文） 第 9 頁 的開關；在反向電壓作用下，電阻很大，處于截止狀態(tài)，如同一只斷開的開關。利用二極管的開關特性，可以組成各種邏輯電路。 限幅元件 二極管正向導通后，它的正向壓降基本保持不變（硅管為 ，鍺管為 ）。利用這一特性，在電路中作為限幅元件，可以把信號幅度限制在一定范圍內。 繼流二極管 在開關電源的電感中和繼電器等感性負載中起繼流作用。 檢波二極管 在收音機中起檢波作用。 變容二極管 使用于電視機的高頻頭中。 顯示元件 用于電視機顯示器上。 、 二極管的導電特性 二極管最重要的特性就是單方向導電性。在電路中，電流只能從二極管的正極流入，負極流出。下面通過簡單的實驗說明二極管的正向特性和反向特性。 1. 正向特性。 在電子電路中，將二極管的正極接在高電位端，負極接在低電位端，二極管就會導通，這種連接方式，稱為正向偏置。必須說明，當加在二極管兩端的正 向電壓很小時，二極管仍然不能導通，流過二極管的正向電流十分微弱。只有當正向電壓達到某一數值（這一數值稱為 “ 門檻電壓 ” ，鍺管約為 ，硅管約為 ）以后，二極管才能直正導通。導通后二極管兩端的電壓基本上保持不變（鍺管約為 ，硅管約為 ），稱為二極管的 “ 正向壓降 ” 。 2. 反向特性。 在電子電路中，二極管的正極接在低電位端，負極接在高電位端，此時二極管中幾乎沒有電流流過，此時二極管處于截止狀態(tài)，這種連接方式，稱為反向偏置。二極管處于反向偏置時，仍然會有微弱的反向電流流過二南京工程學院畢業(yè)設計說明書（論文） 第 10 頁 極管，稱為漏電流 。當二極管兩端的反向電壓增大到某一數值，反向電流會急劇增大，二極管將失去單方向導電特性，這種狀態(tài)稱為二極管的擊穿。 、 二極管的主要參數 用來表示二極管的性能好壞和適用范圍的技術指標，稱為二極管的參數。不同類型的二極管有不同的特性參數。對初學者而言，必須了解以下幾個主要參數： 最大整流電流 是指二極管長期連續(xù)工作時允許通過的最大正向電流值，其值與 PN結面積及外部散熱條件等有關。因為電流通過管子時會使管芯發(fā)熱，溫度上升，溫度超過容許限度（硅管為 140 左右，鍺管為 90 左右）時，就會使管芯過熱而損 壞。所以在規(guī)定散熱條件下，二極管使用中不要超過二極管最大整流電流值。例如，常用的 IN4001－ 4007 型鍺二極管的額定正向工作電流為 1A。 最高反向工作電壓 加在二極管兩端的反向電壓高到一定值時，會將管子擊穿，失去單向導電能力。為了保證使用安全，規(guī)定了最高反向工作電壓值。例如， IN4001二極管反向耐壓為 50V， IN4007 反向耐壓為 1000V。 反向電流 反向電流是指二極管在規(guī)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，管子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℃ ，反向電流增大一倍。例如 2AP1 型鍺二極管，在 25℃ 時反向電流若為 250uA，溫度升高到 35℃ ，反向電流將上升到 500uA，依此類推，在 75℃ 時，它的反向電流已達 8mA，不僅失去了單方向導電特性，還會使管子過熱而損壞。又如，2CP10 型硅二極管， 25℃ 時反向電流僅為 5uA，溫度升高到 75℃ 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(wěn)定性。 最高工作頻率 二極管工作的上限頻率。超過此值是，由于結電容的作用，二極管將不能很好地體現單向導電性 。 南京工程學院畢業(yè)設計說明書（論文） 第 11 頁 、 二極管的識別 小功率二極管的 N 極（負極），在二極管外表大多采用一種色圈標出來，有些二極管也用二極管專用符號來表示 P 極（正極）或 N 極（負極） ,也有采用符號標志為 “P”、 “N”來確定二極管極性的。發(fā)光二極管的正負極可從引腳長短來識別，長腳為正，短腳為負。用數字式萬用表去測二極管時，紅表筆接二極管的正極，黑表筆接二極管的負極，此時測得的阻值才是二極管的正向導通阻值，這與指針式萬用表的表筆接法剛好相反。 圖 二極管常見識別圖示 半導體是一種具有特殊性質的物質，它不像導體一樣能夠完全導電，又不 像絕緣體那樣不能導電，它介于兩者之間，所以稱為半導體。半導體最重要的兩種元素是硅和鍺。我們常聽說的美國硅谷，就是因為起先那里有好多家半導體廠商。 二極管應該算是半導體器件家族中的元老了。很久以前，人們熱衷于裝配一種礦石收音機來收聽無線電廣播，這種礦石后來就被做成了晶體二極管。 、 本次設計用到的幾種二極管 1．穩(wěn)壓二極管： 又叫 齊納二極管 ， 此二極管是一種直到臨界反向擊穿 電壓 前都具有很高 電阻 的半導體器件 。 在這臨界擊穿點上 ， 反向電阻降低到一個很小的數值 ， 在這個低阻區(qū)中電流增加而電壓則保持恒定 ， 穩(wěn)壓二極管是根據擊穿電壓來分檔的 ， 因為這種特性 ， 穩(wěn)壓管 主要被作為 穩(wěn)壓器 或電壓基準 元件 使用 ， 穩(wěn)壓二極管可以串聯起來以便在較高的電壓上使用 ， 通過串聯就可獲得更多的穩(wěn)定電壓 。 2. 發(fā)光二極管 南京工程學院畢業(yè)設計說明書（論文） 第 12 頁 它是 半導體二極管 的一種，可以把電能轉化成 光能 ；常簡寫為 LED。發(fā)光 二極管 與普通二極管一樣是由一個 PN 結組成，也具有 單向導電性 。當給發(fā)光二極管加上 正向電壓 后，從 P 區(qū)注入到 N 區(qū)的 空穴 和由 N 區(qū)注入到 P區(qū)的電子，在 PN 結附近數微米內分別與 N 區(qū)的電子和 P 區(qū)的空穴復合，產生自發(fā)輻射的熒光。不同的 半導體材料 中電子和空穴所處的能量 狀態(tài) 不同。當電子和空穴復合時釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，則發(fā)出的光的 波長 越短。常用的是發(fā)紅光、綠光或 黃光 的二極管。 、 三極管原理及特性 半導體三極管也稱雙極型晶體管 ， 晶體三極管 ， 簡稱三極管 ， 是一種電流控制電流的半導體器件 。 作用 ： 把微弱信號放大成輻值較大的電信號 ， 也用作無觸點開關 。 圖 常見三極管 、 三極管 工作原理 晶體三極管（以下簡稱三極管）按材料分有兩種：鍺管和硅管。而每一種又有 NPN 和 PNP 兩種結構形式，但使用最多的是硅 NPN 和 PNP 兩種三極管，兩者除了 電源極性不同外，其工作原理都是相同的，下面僅介紹 NPN 硅管的電流放大原理。 對于 NPN 管，它是由 2 塊 N 型半導體中間夾著一塊 P 型半導體所組成，發(fā)射區(qū)與基區(qū)之間形成的 PN 結稱為發(fā)射結 ,而集電區(qū)與基區(qū)形成的 PN結稱為集電結 ,三條引線分別稱為發(fā)射極 e、基極 b 和集電極 c。 南京工程學院畢業(yè)設計說明書（論文） 第 13 頁 當 b 點電位高于 e 點電位零點幾伏時，發(fā)射結處于正偏狀態(tài)，而 C 點電位高于 b 點電位幾伏時，集電結處于反偏狀態(tài)，集電極電源 Ec 要高于基極電源 Ebo。 在制造三極管時，有意識地使發(fā)射區(qū)的多數載流子濃度大于基區(qū)的，同時基區(qū)做得很薄，而且，要嚴格控制雜質含 量，這樣，一旦接通電源后，由于發(fā)射結正偏，發(fā)射區(qū)的多數載流子（電子）極基區(qū)的多數載流子（空穴）很容易地越過發(fā)射結互相向對方擴散，但因前者的濃度基大于后者，所以通過發(fā)射結的電流基本上是電子流，這股電子流稱為發(fā)射極電流 Ie。 由于基區(qū)很薄 ,加上集電結的反偏，注入基區(qū)的電子大部分越過集電結進入集電區(qū)而形成集電集電流 Ic，只剩下很少（ 110%）的電子在基區(qū)的空穴進行復合，被復合掉的基區(qū)空穴由基極電源 Eb 重新補給，從而形成了基極電流 Ibo. 三極管是一種電流放大器件，但在實際使用中常常利用三極管的電流放大作用， 通過電阻轉變?yōu)殡妷悍糯笞饔谩? 、 三極管的主要參數 a. 特征頻率 fT:當 f= fT 時 ,三極管完全失去電流放大功能 .如果工作頻率大于 fT,電路將不正常工作 . b. 工作電壓 /電流 :用這個參數可以指定該管的電壓電流使用范圍 . c. hFE:電流放大倍數 . d. VCEO:集電極發(fā)射極反向擊穿電壓 ,表示臨界飽和時的飽和電壓 . e. PCM:最大允許耗散功率 . f. 封裝形式：指定該管的外觀形狀 ,如果其它參數都正確，封裝不同將導致組件無法在電路板上實現 . 三極管的腳位判斷，三極管的腳位有兩種封裝排列形式， 如 下 圖： 圖 三極管的腳位排列順序圖 南京工程學院畢業(yè)設計說明書（論文） 第 14 頁 、 三極管的三種工作狀態(tài) 截止狀態(tài)：當加在三極管發(fā)射結的電壓小于 PN 結的導通電壓，基極電流為零，集電極電流和發(fā)射極電流都為零，三極管這時失去了電流放大作用，集電極和發(fā)射極之間相當于開關的斷開狀態(tài)，我們稱三極管處于截止狀態(tài)。 放大狀態(tài)：當加在三極管發(fā)射結的電壓大于 PN 結的導通電壓，并處于某一恰當的值時，三極管的發(fā)射結正向偏置，集電結反向偏置，這時基極電流對集電極電流起著控制作用，使三極管具有電流放大作用，其電流放大倍數 β＝ ΔIc/ΔIb，這時三極管處 放大狀態(tài)。 飽和導通狀態(tài)：當加在三極管發(fā)射結的電壓大于 PN 結的導通電壓，并當基極電流增大到一定程度時，集電極電流不再隨著基極電流的增大而增大，而是處于某一定值附近不怎么變化，這時三極管失去電流放大作用，集電極與發(fā)射極之間的電壓很小，集電極和發(fā)射極之間相當于開關的導通狀態(tài)。三極管的這種狀態(tài)我們稱之為飽和導通狀態(tài)。 根據三極管工作時各個電極的電位高低，就能判別三極管的工作狀態(tài)，因此，電子維修人員在維修過程中，經常要拿多用電表測量三極管各腳的電壓，從而判別三極管的工作情況和工作狀態(tài)。 使用多用電表檢測三極管 三極管基極的判別：根據三極管的結構示意圖，我們知道三極管的基極是三極管中兩個 PN 結的公共極，因此，在判別三極管的基極時，只要找出兩個 PN 結的公共極，即為三極管的基極。具體方法是將多用電表調至電阻擋的 R1k 擋，先用紅表筆放在三極管的一只腳上，用黑表筆去碰三極管的另兩只腳，如果兩次全通，則紅表筆所放的腳就是三極管的基極。如果一次沒找到，則紅表筆換到三極管的另一個腳，再測兩次；如還沒找到，則紅表筆再換一下，再測兩次。如果還沒找到，則改用黑表筆放在三極管的一個腳上，用紅表筆去測兩次看是否全通，若一次沒成功再換 。這樣最多沒量 12 次，總可以找到基極。 、 三極管的基本放大電路 基本放大電路是放大電路中最基本的結構，是構成復雜放大電路的基南京工程學院畢業(yè)設計說明書（論文） 第 15 頁 本單元。它利用雙極型半導體三極管輸入電流控制輸出電流的特性，或場效應半導體三極管輸入電壓控制輸出電流的特性，實現信號的放大。本章基本放大電路的知識是進一步學習電子技術的重要基礎。 基本放大電路一般是指由一個三極管或場效應管組成的放大電路。從電路的角度來看，可以將基本放大電路看成一個雙端口網絡。放大的作用體現在如下方面： 1．放大電路主要利用三極管或場效應管的控制作用放大微 弱信號，輸出信號在電