【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，將二極管正極與電源負(fù)極連接，二極管負(fù)極與電源正極連接，二極管呈截止?fàn)顟B(tài)，如 圖４－３３ 所示。這就是二極管的單向?qū)щ娞匦浴?61。 仔細(xì)觀察加在二極管兩端的電壓與流過(guò)二極管的電流之間的關(guān)系，并把它繪在坐標(biāo)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(dāng)二極管處于反偏時(shí)就截止，反向電流在反向電壓不大時(shí)是很小的，且在一個(gè)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(yè) 下一頁(yè) 返回４ .２　電氣元件161。 （２）二極管具有正向?qū)ㄌ匦?。?dāng)正向電壓超過(guò)一定數(shù)值以后，流過(guò)二極管的正向電流將隨著正向電壓的升高開(kāi)始出現(xiàn)明顯的增加，二極管導(dǎo)通。二極管剛開(kāi)始導(dǎo)通的電壓稱(chēng)作導(dǎo)通電壓，導(dǎo)通后兩端的電壓叫管壓降，導(dǎo)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(dāng)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(shí)，二極管被反向擊穿。 圖４－３5161。 ４ .２ .８ .２　穩(wěn)壓二極管上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回４ .２　電氣元件161。 穩(wěn)壓二極管又稱(chēng)齊納二極管，電路符號(hào)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(guò)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(guò)其最大損耗功率，當(dāng)外加電壓解除后，管子的擊穿即可恢復(fù)。穩(wěn)壓二極管的工作原理：在反向電壓較低時(shí)，穩(wěn)壓二極管截止，不導(dǎo)通電流；當(dāng)反向電壓達(dá)到一定值即電壓達(dá)到擊穿電壓值時(shí)，穩(wěn)壓管導(dǎo)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(jìn)入擊穿區(qū)，此時(shí)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(yè) 下一頁(yè) 返回４ .２　電氣元件161。 舉例來(lái)說(shuō)，若穩(wěn)壓二極管定額在１５Ｖ反向?qū)?，?dāng)電壓低于１５Ｖ時(shí)它反向不導(dǎo)通，在１５Ｖ時(shí)反向?qū)ǘ妷河植怀^(guò)１５Ｖ。如 圖４－３７ 所示簡(jiǎn)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(guò)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(dāng)系統(tǒng)電壓達(dá)到７Ｖ時(shí)齊納二極管被擊穿，此時(shí)的穩(wěn)壓二極管反向?qū)?，電阻的兩端產(chǎn)生額外的電壓降，而儀表兩端的電壓保持７Ｖ。上一頁(yè) 下一頁(yè) 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(lái)保持穩(wěn)壓。二極管達(dá)到反向?qū)〞r(shí)的電壓稱(chēng)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(huì)因過(guò)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(shí)要反接，即穩(wěn)壓管的正極接被穩(wěn)定電壓的負(fù)極，穩(wěn)壓二極管的負(fù)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(guó)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(jìn)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(yè) 下一頁(yè) 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(shí)，管子兩端的反向電壓值。因工藝方面的原因，同一型號(hào)的穩(wěn)壓管其穩(wěn)壓值的分散性很大，使用時(shí)最好能實(shí)際測(cè)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(shí)的工作電流稱(chēng)為穩(wěn)定電流，管子使用時(shí)不得超過(guò)的電流稱(chēng)為最大穩(wěn)定電流Ｉ ｚｍａｘ 。上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回４ .２　電氣元件161。 （３）電壓溫度系數(shù)ａ：說(shuō)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(fù)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(shí)，可選用Ｕ ｚ ＝６Ｖ左右的穩(wěn)壓管或選用具有溫度補(bǔ)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(gè)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(shí)是普通二極管）具有負(fù)溫度系數(shù)，二者互相補(bǔ)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(guò)這個(gè)功率，穩(wěn)壓管就要損壞，最大耗散功率Ｐ ｚｍ ＝Ｕ ｚＩ ｚｍａｘ 。上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回４ .２　電氣元件161。 （５）動(dòng)態(tài)電阻ｒ ｚ161。 動(dòng)態(tài)電阻是穩(wěn)定電管穩(wěn)壓性能的質(zhì)量指標(biāo)，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(fù)載并聯(lián)。通常在穩(wěn)壓、穩(wěn)流系統(tǒng)中作為基準(zhǔn)電源，也有在集成運(yùn)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(guò)整流濾波器后所得到的直流電壓雖然脈動(dòng)程度已經(jīng)很小，但當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)或負(fù)載變化時(shí)，直流電壓的大小也隨之發(fā)生變化，從而影響電子設(shè)備和測(cè)量?jī)x器的正常工作，為此在整流濾波電路之后加一級(jí)直流穩(wěn)壓電路。上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回４ .２　電氣元件161。 如 圖４－３９ 所示是最簡(jiǎn)單的硅穩(wěn)壓管并聯(lián)型穩(wěn)壓電路。Ｒ Ｌ 為負(fù)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(dāng)交流電源電壓增加而使輸入電壓Ｕｉ增加時(shí)，負(fù)載電壓Ｕ ｏ 也增加，即Ｕ ｚ 增加，但Ｕ ｚ 稍為增加時(shí)，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(fù)載電壓Ｕ ｏ ＝Ｕ ｉ －ＵＲ保持不變。反之，當(dāng)電網(wǎng)電壓降低時(shí)，通過(guò)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(fù)載電壓Ｕ ｏ 近似不變。當(dāng)電源電壓Ｕ ｉ 保持不變而負(fù)載電流變化引起負(fù)載電壓Ｕ ｏ 改變時(shí)，上述穩(wěn)壓電路仍能起到穩(wěn)壓的作用。上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回４ .２　電氣元件161。 例如，當(dāng)負(fù)載電流增大時(shí)，電阻Ｒ上的電壓降增大，負(fù)載電壓Ｕ ｏ 因而降低。只要Ｕ ｏ 下降一點(diǎn)，穩(wěn)壓管電流就顯著減小，使通過(guò)電阻Ｒ的電流和電壓降保持近似不變，因此負(fù)載電壓Ｕ ｏ 也就近似穩(wěn)定不變。當(dāng)負(fù)載電流減小時(shí)，穩(wěn)壓過(guò)程相反。161。 ４ .２ .８ .３　雪崩二極管161。 雪崩二極管是當(dāng)反偏電壓超過(guò)臨界擊穿電壓時(shí)反向?qū)щ姷亩O管。它工作時(shí)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?，正向電阻小，反向電阻很大。?dāng)反向電壓增大到一定數(shù)值時(shí)，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(guò)。雪崩擊穿是ＰＮ結(jié)反向電壓增大到一定數(shù)值時(shí)，載流子倍增就像雪崩一樣，增加得多而且快。上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回４ .２　電氣元件161。 利用這個(gè)特性制作的二極管就是雪崩二極管。161。 雪崩擊穿在電場(chǎng)作用下，載流子能量增大，不斷與晶體原子相碰，使共價(jià)鍵中的電子激發(fā)形成自由電子－空穴對(duì)。新產(chǎn)生的載流子又通過(guò)碰撞產(chǎn)生自由電子－空穴對(duì)，這就是倍增效應(yīng)。１生２，２生４，像雪崩一樣增加載流子。雪崩二極管設(shè)計(jì)在一個(gè)不會(huì)造成損壞的反向電壓點(diǎn)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(chē)交流發(fā)電機(jī)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(dǎo)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(yè) 下一頁(yè) 返回４ .２　電氣元件161。 正向?qū)〞r(shí)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(hào)如 圖４－４０ 。161。 發(fā)光二極管在工作時(shí)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(yīng)靈敏度高、光度強(qiáng)、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種電子電路、家電、儀表等電氣設(shè)備以及用作電源指示或電瓶指示。發(fā)光二極管的類(lèi)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(yè) 下一頁(yè) 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(shù)脂封袋和無(wú)引線表面封袋外，還可分為加色散射封袋（Ｄ）、無(wú)色散射封袋（Ｗ）、有色透明封袋（Ｃ） 和無(wú)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(guó)產(chǎn)普通單色發(fā)光二極管有ＢＴ（廠標(biāo)型號(hào)）系列、ＦＧ （部標(biāo)型號(hào)） 系列和２ＥＦ系列。上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回４ .２　電氣元件161。 發(fā)光二極管的正、負(fù)極可以通過(guò)查看引腳（長(zhǎng)腳為正，短腳為負(fù)）或內(nèi)芯結(jié)構(gòu)來(lái)識(shí)別，檢測(cè)發(fā)光二極管正、負(fù)極和性能與普通二極管原則相似，但也存在差異。對(duì)于非低壓發(fā)光二極管，由于其正向?qū)妷捍笥冢?.８Ｖ，而萬(wàn)用表大多數(shù)用１ .５Ｖ電池（Ｒ １０Ｋ擋除外）無(wú)法使發(fā)光二極管導(dǎo)通，測(cè)量其正、反向電阻均為無(wú)窮大，難以判斷管子的好壞，所以要用設(shè)有Ｒ １０Ｋ擋，內(nèi)裝９Ｖ或９Ｖ以上電池的萬(wàn)用表來(lái)進(jìn)行測(cè)量，用Ｒ １０Ｋ擋測(cè)正向電阻，用Ｒ １Ｋ擋測(cè)反向電阻。161。 ４ .２ .８ .５　光電二極管上一頁(yè) 下一頁(yè) 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(chēng)為光敏二極管。它利用半導(dǎo)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(guò)管殼頂部設(shè)置一個(gè)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(dāng)給光電二極管加反向工作電壓時(shí)，管子中的反向電流隨光照強(qiáng)度的改變而改變，光照強(qiáng)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(shí)產(chǎn)生正向電壓的原理，把它當(dāng)做微型光電池。用來(lái)做光電檢測(cè)器。上一頁(yè) 下一頁(yè) 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(diǎn)是抗干擾能力強(qiáng)、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(hào)如圖４－４２ 所示。161。 光電二極管僅僅允許電流單方向通過(guò)，然而，其電流方向與標(biāo)準(zhǔn)二極管相反。當(dāng)二極管接收到特定量的光時(shí)，反向電流發(fā)生，這種類(lèi)型的二極管用于汽車(chē)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(dǎo)體二極管，其圖形符號(hào)如 圖４－４３ 所示。上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回４ .２　電氣元件161。 二極管的ＰＮ結(jié)都具有結(jié)電容，當(dāng)加反向電壓時(shí)，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(jī)普遍采用具有記憶功能（預(yù)選臺(tái)） 的電子調(diào)諧器，其工作原理是通過(guò)控制直流電壓來(lái)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(wú)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(guó)產(chǎn)變?nèi)荻O管有２ＣＣ系列和２ＣＢ系列，常用的進(jìn)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(yè) 下一頁(yè) 返回４ .２　電氣元件161。 ４ .２ .８ .７　箱位二極管161。 每當(dāng)斷開(kāi)流過(guò)線圈（如繼電器線圈或電磁開(kāi)關(guān)等） 的電流時(shí)，磁場(chǎng)穿過(guò)繞組會(huì)感應(yīng)出一個(gè)非常高的瞬間電壓尖脈沖，會(huì)產(chǎn)生沖擊性過(guò)電壓或電壓尖脈沖。這種尖脈沖在通過(guò)電子系統(tǒng)時(shí)會(huì)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(kāi)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(jī)離合器采用了箱位二極管，因?yàn)殡x合器是靠電磁操作，當(dāng)電磁開(kāi)關(guān)關(guān)閉時(shí)，斷開(kāi)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(chē)車(chē)身計(jì)算機(jī)。箱位二極管的安裝預(yù)防了電壓尖脈沖到達(dá)計(jì)算機(jī)。繼電器也可以安裝箱位二極管。上一頁(yè) 下一頁(yè) 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(yù)定大小的電流能流動(dòng)，也能阻止此種流動(dòng)。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(dǎo)體，即發(fā)射極、集電極和基極。發(fā)射極是與所應(yīng)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(hào)中的箭頭表示發(fā)射極指向Ｎ型材料并指明正電流流動(dòng)的方向。集電極是反偏的二極管的外層，基極是發(fā)射