【文章內(nèi)容簡介】 ，將二極管正極與電源負極連接，二極管負極與電源正極連接，二極管呈截止狀態(tài)，如 圖４－３３ 所示。這就是二極管的單向?qū)щ娞匦浴?61。 仔細觀察加在二極管兩端的電壓與流過二極管的電流之間的關(guān)系，并把它繪在坐標系中就可得二極管的伏安特性曲線，如 圖４－３４ 所示。161。 （１）二極管具有反向截止特性。當二極管處于反偏時就截止，反向電流在反向電壓不大時是很小的，且在一個較大的電壓范圍內(nèi)基本不變，硅二極管的反向電流比鍺二極管小。上一頁 下一頁 返回４ .２　電氣元件161。 （２）二極管具有正向?qū)ㄌ匦?。當正向電壓超過一定數(shù)值以后，流過二極管的正向電流將隨著正向電壓的升高開始出現(xiàn)明顯的增加，二極管導通。二極管剛開始導通的電壓稱作導通電壓，導通后兩端的電壓叫管壓降，導通電壓降略小于壓降，兩者近似相等，鍺管約為０ .３Ｖ，硅管約為０ .７Ｖ。161。 （３）二極管具有反向擊穿特性，當加在二極管兩端的反向電壓大于某一值后，反向電流突然急劇增大，此時，二極管被反向擊穿。 圖４－３5161。 ４ .２ .８ .２　穩(wěn)壓二極管上一頁 下一頁 返回４ .２　電氣元件161。 穩(wěn)壓二極管又稱齊納二極管，電路符號如 圖４－３６ 所示。161。 穩(wěn)壓二極管是一種摻雜某種材料而耐受反向電流特殊面接觸型硅二極管，利用ＰＮ結(jié)的反向擊穿特性所具有的穩(wěn)壓性制成的，工作于反向擊穿區(qū)域，這種擊穿是可逆的。只要流過穩(wěn)壓二極管的電流小于其最大允許電流，或者功率不超過其最大損耗功率，當外加電壓解除后，管子的擊穿即可恢復。穩(wěn)壓二極管的工作原理：在反向電壓較低時，穩(wěn)壓二極管截止，不導通電流；當反向電壓達到一定值即電壓達到擊穿電壓值時，穩(wěn)壓管導通，大電流流通，阻止電壓往高爬升，反向電流就急劇增大，穩(wěn)壓二極管進入擊穿區(qū)，此時穩(wěn)壓二極管兩端電壓幾乎恒定，起到穩(wěn)定電壓的作用。上一頁 下一頁 返回４ .２　電氣元件161。 舉例來說，若穩(wěn)壓二極管定額在１５Ｖ反向?qū)?，當電壓低于１５Ｖ時它反向不導通，在１５Ｖ時反向?qū)ǘ妷河植怀^１５Ｖ。如 圖４－３７ 所示簡化的儀表電路，電路上用穩(wěn)壓二極管保持儀表恒壓。圖中的穩(wěn)壓二極管與電阻串聯(lián)而與儀表并聯(lián)。若儀表電壓限定在７Ｖ，穩(wěn)壓二極管使用額定電壓為７Ｖ，穩(wěn)壓二極管維持恒定的電壓降，而串聯(lián)電路的總電壓降又必須等于電源電壓。因此大于穩(wěn)壓二極管的電壓必定落在電阻上，即使電源電壓變化，也只是引起不同大小的電流流過電阻和穩(wěn)壓二極管而穩(wěn)壓二極管始終保持相同的電壓降。當系統(tǒng)電壓達到７Ｖ時齊納二極管被擊穿，此時的穩(wěn)壓二極管反向?qū)ǎ娮璧膬啥水a(chǎn)生額外的電壓降，而儀表兩端的電壓保持７Ｖ。上一頁 下一頁 返回４ .２　電氣元件161。 原因是穩(wěn)壓二極管造成電阻額外的電壓降以此來保持穩(wěn)壓。二極管達到反向?qū)〞r的電壓稱為齊納電壓。但是若反向電流增大到一定數(shù)值后，穩(wěn)壓二極管會因過熱而被擊穿，造成損壞，因此要在外電路上采取限流措施。161。 由于穩(wěn)壓二極管工作于反向擊穿區(qū)域，在把它接到電路中時要反接，即穩(wěn)壓管的正極接被穩(wěn)定電壓的負極，穩(wěn)壓二極管的負極接被穩(wěn)定電壓的正極。硅管的熱穩(wěn)定性比鍺管的好，一般都用硅管做穩(wěn)壓二極管，例如：常用國產(chǎn)的２ＣＷ 型或２ＤＷ 型都是穩(wěn)壓二極管。２ＣＷ系列及２ＤＷ系列穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù)分別如 表４－３ 和 表４－４ 所示。常用的進口穩(wěn)壓二極管有ＬＮ４１ 系列、ＬＮ４６ 系列、ＬＮ４７ 系列、ＭＴＺ系列、ＲＬＺ系列、ＲＬＺＧ系列、ＨＺ系列、ＲＤ系列、ＤＴＺ系列等。上一頁 下一頁 返回４ .２　電氣元件161。 根據(jù)穩(wěn)壓二極管的電流容量不同可分為大功率穩(wěn)壓二極管（２Ａ以上）和小功率穩(wěn)壓二極管（１ .５Ａ以下）。根據(jù)穩(wěn)壓二極管內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同可分為單穩(wěn)壓二極管和雙穩(wěn)壓二極管（三極管穩(wěn)壓二極管）。161。 穩(wěn)壓二極管主要參數(shù)如下：161。 （１）穩(wěn)定電壓Ｕ ｚ ：穩(wěn)壓二極管在正常工作時，管子兩端的反向電壓值。因工藝方面的原因，同一型號的穩(wěn)壓管其穩(wěn)壓值的分散性很大，使用時最好能實際測試一下。161。 （２）穩(wěn)定電流Ｉ ｚ 和最大穩(wěn)定電流Ｉ ｚｍａｘ ：穩(wěn)壓管的工作電壓等于其穩(wěn)定電壓Ｕ ｚ 時的工作電流稱為穩(wěn)定電流，管子使用時不得超過的電流稱為最大穩(wěn)定電流Ｉ ｚｍａｘ 。上一頁 下一頁 返回４ .２　電氣元件161。 （３）電壓溫度系數(shù)ａ：說明穩(wěn)壓值受溫度變化影響的系數(shù)。穩(wěn)定電壓Ｕ ｚ 高于７Ｖ的穩(wěn)壓管具有正溫度系數(shù)，Ｕ ｚ 低于４Ｖ的穩(wěn)壓管具有負溫度系數(shù)，Ｕ ｚ 在４～７Ｖ之間的穩(wěn)壓管的溫度系數(shù)最小。如要求穩(wěn)壓管的溫度穩(wěn)定性較高時，可選用Ｕ ｚ ＝６Ｖ左右的穩(wěn)壓管或選用具有溫度補償?shù)姆€(wěn)壓管，如２ＤＷ７型。穩(wěn)壓電路原理如 圖４－３８ 所示。它是將兩個穩(wěn)定電壓Ｕ ｚ 相同的管子反相串聯(lián)而成，處于反向的穩(wěn)壓管具有正溫度系數(shù)，處于正向工作的穩(wěn)壓管（此時是普通二極管）具有負溫度系數(shù)，二者互相補償是溫度系數(shù)ａ最小。161。 （４）最大耗散功率Ｐ ｚｍ 　最大耗散功率指消耗在管子內(nèi)部的最大功率，如使用中超過這個功率，穩(wěn)壓管就要損壞，最大耗散功率Ｐ ｚｍ ＝Ｕ ｚＩ ｚｍａｘ 。上一頁 下一頁 返回４ .２　電氣元件161。 （５）動態(tài)電阻ｒ ｚ161。 動態(tài)電阻是穩(wěn)定電管穩(wěn)壓性能的質(zhì)量指標，在穩(wěn)壓范圍內(nèi)ｒ ｚ ＝ ΔＵ ｚ ／ΔＬ ｚ ，工作電流越大，ｒ ｚ 越小，一般ｒ ｚ 在１０ Ω左右。161。 穩(wěn)壓管的選擇：穩(wěn)壓管的主要用途是穩(wěn)定電壓，在精度要求不高，電流變化范圍不大的情況下，可選與需要的穩(wěn)壓值最為接近的穩(wěn)壓管直接同負載并聯(lián)。通常在穩(wěn)壓、穩(wěn)流系統(tǒng)中作為基準電源，也有在集成運放中作為直流電平使用。161。 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路：交流電壓經(jīng)過整流濾波器后所得到的直流電壓雖然脈動程度已經(jīng)很小，但當電網(wǎng)電壓波動或負載變化時，直流電壓的大小也隨之發(fā)生變化，從而影響電子設備和測量儀器的正常工作，為此在整流濾波電路之后加一級直流穩(wěn)壓電路。上一頁 下一頁 返回４ .２　電氣元件161。 如 圖４－３９ 所示是最簡單的硅穩(wěn)壓管并聯(lián)型穩(wěn)壓電路。Ｒ Ｌ 為負載電阻，穩(wěn)壓管ＶＳ與ＲＬ并聯(lián)，限流電阻Ｒ與Ｖ Ｓ 配合起穩(wěn)壓作用。穩(wěn)壓電路的輸入電壓Ｕ，是由整流濾波電路提供的直流電壓，輸出電壓Ｕ ｏ即穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓。穩(wěn)壓電路的工作原理：當交流電源電壓增加而使輸入電壓Ｕｉ增加時，負載電壓Ｕ ｏ 也增加，即Ｕ ｚ 增加，但Ｕ ｚ 稍為增加時，穩(wěn)壓管的電流Ｉ ｚ 就顯著增加。因此Ｒ上的電壓降增加，以抵償Ｕ ｉ 的增加，使負載電壓Ｕ ｏ ＝Ｕ ｉ －ＵＲ保持不變。反之，當電網(wǎng)電壓降低時，通過穩(wěn)壓管與電阻Ｒ的調(diào)節(jié)作用，將使電阻Ｒ上的電壓降減小，仍然保持負載電壓Ｕ ｏ 近似不變。當電源電壓Ｕ ｉ 保持不變而負載電流變化引起負載電壓Ｕ ｏ 改變時，上述穩(wěn)壓電路仍能起到穩(wěn)壓的作用。上一頁 下一頁 返回４ .２　電氣元件161。 例如，當負載電流增大時，電阻Ｒ上的電壓降增大，負載電壓Ｕ ｏ 因而降低。只要Ｕ ｏ 下降一點，穩(wěn)壓管電流就顯著減小，使通過電阻Ｒ的電流和電壓降保持近似不變，因此負載電壓Ｕ ｏ 也就近似穩(wěn)定不變。當負載電流減小時，穩(wěn)壓過程相反。161。 ４ .２ .８ .３　雪崩二極管161。 雪崩二極管是當反偏電壓超過臨界擊穿電壓時反向?qū)щ姷亩O管。它工作時與齊納二極管相似，不同之處是擊穿由雪崩引起。ＰＮ結(jié)有單向?qū)щ娦裕螂娮栊?，反向電阻很大。當反向電壓增大到一定?shù)值時，反向電流突然增加。就是反向電擊穿。它分雪崩擊穿和齊納擊穿。齊納擊穿上一小節(jié)已介紹過。雪崩擊穿是ＰＮ結(jié)反向電壓增大到一定數(shù)值時，載流子倍增就像雪崩一樣，增加得多而且快。上一頁 下一頁 返回４ .２　電氣元件161。 利用這個特性制作的二極管就是雪崩二極管。161。 雪崩擊穿在電場作用下，載流子能量增大，不斷與晶體原子相碰，使共價鍵中的電子激發(fā)形成自由電子－空穴對。新產(chǎn)生的載流子又通過碰撞產(chǎn)生自由電子－空穴對，這就是倍增效應。１生２，２生４，像雪崩一樣增加載流子。雪崩二極管設計在一個不會造成損壞的反向電壓點處擊穿，反向擊穿電壓大約在６ .２Ｖ以上。雪崩二極管通常用于汽車交流發(fā)電機或穩(wěn)壓電路上。161。 ４ .２ .８ .４　發(fā)光二極管161。 發(fā)光二極管是由半導體砷、磷、鎵及其化合物制成的一種電子器件，具有單向?qū)щ娦裕苤苯訉㈦娔苻D(zhuǎn)變?yōu)楣饽?，正向電壓降大約３Ｖ。上一頁 下一頁 返回４ .２　電氣元件161。 正向?qū)〞r能發(fā)出紅、綠、黃、橙等單色光，反向截止不發(fā)光。常用文字ＬＥＤ表示，符號如 圖４－４０ 。161。 發(fā)光二極管在工作時只需加１ .５～３Ｖ正向電壓和幾毫安電流就能正常發(fā)光，具有功耗低、體積小、色彩艷麗、響應靈敏度高、光度強、壽命長等優(yōu)點，廣泛應用于各種電子電路、家電、儀表等電氣設備以及用作電源指示或電瓶指示。發(fā)光二極管的類型及重要參數(shù)如下：161。 按其使用材料可分為磷化鎵（ＧａＰ） 發(fā)光二極管、磷砷化鎵（ＧａＡｓＰ）發(fā)光二極管、砷化鎵（ＧａＡｓ）發(fā)光二極管、磷銦砷化鎵（ＧａＡｓＩｎＰ）發(fā)光二極管和砷鋁化鎵（ＧａＡｌＡｓ） 發(fā)光二極管等多種。上一頁 下一頁 返回４ .２　電氣元件161。 按其封裝結(jié)構(gòu)及封袋形式除可分為金屬封袋、陶瓷封袋、塑料封袋、樹脂封袋和無引線表面封袋外，還可分為加色散射封袋（Ｄ）、無色散射封袋（Ｗ）、有色透明封袋（Ｃ） 和無色透明封袋（Ｔ）。按其封袋外形可分為圓形、方形、矩形、三角形和組合形等多種。如 圖４－４１ 所示。161。 常用的國產(chǎn)普通單色發(fā)光二極管有ＢＴ（廠標型號）系列、ＦＧ （部標型號） 系列和２ＥＦ系列。上一頁 下一頁 返回４ .２　電氣元件161。 發(fā)光二極管的正、負極可以通過查看引腳（長腳為正，短腳為負）或內(nèi)芯結(jié)構(gòu)來識別，檢測發(fā)光二極管正、負極和性能與普通二極管原則相似，但也存在差異。對于非低壓發(fā)光二極管，由于其正向?qū)妷捍笥冢?.８Ｖ，而萬用表大多數(shù)用１ .５Ｖ電池（Ｒ １０Ｋ擋除外）無法使發(fā)光二極管導通，測量其正、反向電阻均為無窮大，難以判斷管子的好壞，所以要用設有Ｒ １０Ｋ擋，內(nèi)裝９Ｖ或９Ｖ以上電池的萬用表來進行測量，用Ｒ １０Ｋ擋測正向電阻，用Ｒ １Ｋ擋測反向電阻。161。 ４ .２ .８ .５　光電二極管上一頁 下一頁 返回４ .２　電氣元件161。 光電二極管為紅外線接收管，它能把光能轉(zhuǎn)變成電能，又稱為光敏二極管。它利用半導體的光敏特性制造而成。它的結(jié)構(gòu)與普通二極管基本相同，只是在ＰＮ結(jié)處，通過管殼頂部設置一個透明玻璃窗口接收外部的光照。在電路中，它的工作狀態(tài)是兩種：一是當給光電二極管加反向工作電壓時，管子中的反向電流隨光照強度的改變而改變，光照強度越大，反向電流越大。大多數(shù)情況都處于這種工作狀態(tài)。另一種狀態(tài)是光電二極管上不加電壓，利用ＰＮ結(jié)在受光照射時產(chǎn)生正向電壓的原理，把它當做微型光電池。用來做光電檢測器。上一頁 下一頁 返回４ .２　電氣元件161。 光電二極管是光電子系統(tǒng)中用于光電轉(zhuǎn)換的電子器件，其優(yōu)點是抗干擾能力強、傳送信息量大、傳輸損耗小而且工作可靠，主要用于各種控制電路，如紅外線遙感、光纖通信、光電轉(zhuǎn)換器等，光電二極管的符號如圖４－４２ 所示。161。 光電二極管僅僅允許電流單方向通過，然而，其電流方向與標準二極管相反。當二極管接收到特定量的光時，反向電流發(fā)生，這種類型的二極管用于汽車前照燈。161。 ４ .２ .８ .６　變?nèi)荻O管161。 變?nèi)荻O管是一種利用ＰＮ結(jié)電容隨外加反向偏電壓的變化而變化的原理制成的半導體二極管，其圖形符號如 圖４－４３ 所示。上一頁 下一頁 返回４ .２　電氣元件161。 二極管的ＰＮ結(jié)都具有結(jié)電容，當加反向電壓時，阻擋層加厚，結(jié)電容減小，反向偏電壓越高，結(jié)電容越小。變?nèi)荻O管如同可變電容，結(jié)電容一般只有幾皮法，至多一二百皮法，因此變?nèi)荻O管都用于高頻電路。例如彩色電視機普遍采用具有記憶功能（預選臺） 的電子調(diào)諧器，其工作原理是通過控制直流電壓來改變變?nèi)荻O管的結(jié)電容，以選擇某一頻道的諧振頻率。161。 變?nèi)荻O管有玻璃外殼封袋、塑料封袋、金屬外殼封袋和無引線表面封袋等多種封袋形式，通常中小功率的變?nèi)荻O管采用玻璃封袋、塑料封袋或表面封袋，而大功率的變?nèi)荻O管多采用金屬外殼封袋。常用的國產(chǎn)變?nèi)荻O管有２ＣＣ系列和２ＣＢ系列，常用的進口變?nèi)荻O管有Ｓ系列、ＭＶ系列、ＫＶ系列、ＩＴ系列、ＩＳＶ系列等。上一頁 下一頁 返回４ .２　電氣元件161。 ４ .２ .８ .７　箱位二極管161。 每當斷開流過線圈（如繼電器線圈或電磁開關(guān)等） 的電流時，磁場穿過繞組會感應出一個非常高的瞬間電壓尖脈沖，會產(chǎn)生沖擊性過電壓或電壓尖脈沖。這種尖脈沖在通過電子系統(tǒng)時會擊穿或損壞電子器件，有些電路安置了箱位二極管吸收尖脈沖避免擊穿電子器件。箱位二極管跨越接在線圈的兩端，在電路斷開期間給電路提供了一條分路。如 圖４－４４ 所示。161。 一些空調(diào)壓縮機離合器采用了箱位二極管，因為離合器是靠電磁操作，當電磁開關(guān)關(guān)閉時，斷開離合器線圈，電路便產(chǎn)生電壓尖脈沖，如果該電壓尖脈沖未加抑制，它可能損壞汽車車身計算機。箱位二極管的安裝預防了電壓尖脈沖到達計算機。繼電器也可以安裝箱位二極管。上一頁 下一頁 返回４ .２　電氣元件161。 ４ .２ .８ .８　晶體管161。 晶體管的含義是既可流通又可截止。在電路中晶體管用于控制電路中電流，使預定大小的電流能流動，也能阻止此種流動。晶體管由Ｐ型材料和Ｎ型材料組合制造而成，分為ＮＰＮ型（如 圖４－４５ ）和ＰＮＰ型（如 圖４－４６ ）。161。 晶體管是一種具有三極的半導體，即發(fā)射極、集電極和基極。發(fā)射極是與所應用的電路端相同極性的正偏二極管的外層，基極極性與正偏的二極管在電路中所加的電壓極性相同。晶體管符號中的箭頭表示發(fā)射極指向Ｎ型材料并指明正電流流動的方向。集電極是反偏的二極管的外層，基極是發(fā)射