正向導電,反向不導電)晶體二極管是一個由p型半導體和n型半導體形成的p-n結,在其界面處兩側形成了空間電荷層,并且建有自建電場,當不存在外加電壓時,因為p-n結兩邊載流子濃度差引起的擴散電流和自建電場引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態。當產生正向電壓偏置時,外界電場與自建電場的互相抑消作用使載流子的擴散電流增加引起了正向電流(也就是導電的原因)。當產生反向電壓偏置時,外界電場與自建電場進一步加強,形成在一定反向電壓范圍中與反向偏置電壓值無關的反向飽和電流I0(這也就是不導電的原因)。當外加的反向電壓高到一定程度時,p-n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。二極管原理反向擊穿編輯反向擊穿按機理分為齊納擊穿和雪崩擊穿兩種情況。在高摻雜濃度的情況下,因勢壘區寬度很小,反向電壓較大時,破壞了勢壘區內共價鍵結構,使價電子脫離共價鍵束縛,產生電子-空穴對,致使電流急劇增大,這種擊穿稱為齊納擊穿。如果摻雜濃度較低,勢壘區寬度較寬,不容易產生齊納擊穿。雪崩擊穿另一種擊穿為雪崩擊穿。當反向電壓增加到較大數值時。二極管的作用有整流電路,檢波電路,穩壓電路,各種調制電路。青海哪里有艾賽斯IXYS二極管模塊廠家供應
許多初學者對二極管很“熟悉”,提起二極管的特性可以脫口而出它的單向導電特性,說到它在電路中的應用反應是整流,對二極管的其他特性和應用了解不多,認識上也認為掌握了二極管的單向導電特性,就能分析二極管參與的各種電路,實際上這樣的想法是錯誤的,而且在某種程度上是害了自己,因為這種定向思維影響了對各種二極管電路工作原理的分析,許多二極管電路無法用單向導電特性來解釋其工作原理。二極管除單向導電特性外,還有許多特性,很多的電路中并不是利用單向導電特性就能分析二極管所構成電路的工作原理,而需要掌握二極管更多的特性才能正確分析這些電路,例如二極管構成的簡易直流穩壓電路,二極管構成的溫度補償電路等。二極管簡易直流穩壓電路及故障處理二極管簡易穩壓電路主要用于一些局部的直流電壓供給電路中,由于電路簡單,成本低,所以應用比較廣。二極管簡易穩壓電路中主要利用二極管的管壓降基本不變特性。二極管的管壓降特性:二極管導通后其管壓降基本不變,對硅二極管而言這一管壓降是,對鍺二極管而言是。如圖9-40所示是由普通3只二極管構成的簡易直流穩壓電路。電路中的VD1、VD2和VD3是普通二極管,它們串聯起來后構成一個簡易直流電壓穩壓電路。中國香港哪里有艾賽斯IXYS二極管模塊銷售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。
二極管普遍的功能就是只允許電流由單一方向通過(稱為順向偏壓),反向時阻斷(稱為逆向偏壓)。因此,二極管可以想成電子版的逆止閥。然而實際上二極管并不會表現出如此完美的開與關的方向性,而是較為復雜的非線性電子特征——這是由特定類型的二極管技術決定的。二極管使用上除了用做開關的方式之外還有很多其他的功能。早期的二極管包含“貓須晶體("CatsWhisker"Crystals)”以及真空管(英國稱為“熱游離閥(ThermionicValves)”)。現今普遍的二極管大多是使用半導體材料如硅或鍺。1、正向性外加正向電壓時,在正向特性的起始部分,正向電壓很小,不足以克服PN結內電場的阻擋作用,正向電流幾乎為零,這一段稱為死區。這個不能使二極管導通的正向電壓稱為死區電壓。當正向電壓大于死區電壓以后,PN結內電場被克服,二極管正向導通,電流隨電壓增大而迅速上升。在正常使用的電流范圍內,導通時二極管的端電壓幾乎維持不變,這個電壓稱為二極管的正向電壓。2、反向性外加反向電壓不超過一定范圍時,通過二極管的電流是少數載流子漂移運動所形成反向電流。由于反向電流很小,二極管處于截止狀態。
外加電場使電子漂移速度加快,從而與共價鍵中的價電子相碰撞,把價電子撞出共價鍵,產生新的電子-空穴對。新產生的電子-空穴被電場加速后又撞出其它價電子,載流子雪崩式地增加,致使電流急劇增加,這種擊穿稱為雪崩擊穿。無論哪種擊穿,若對其電流不加限制,都可能造成PN結長久性損壞。[1]二極管原理應用編輯1.整流整流二極管主要用于整流電路,即把交流電變換成脈動的直流電。整流二極管都是面結型,因此結電容較大,使其工作頻率較低,一般為3kHZ以下。2.開關二極管在正向電壓作用下電阻很小,處于導通狀態,相當于一只接通的開關;在反向電壓作用下,電阻很大,處于截止狀態,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。3.限幅二極管正向導通后,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。4.續流在開關電源的電感中和繼電器等感性負載中起續流作用。5.檢波檢波二極管的主要作用是把高頻信號中的低頻信號檢出。它們的結構為點接觸型。其結電容較小,工作頻率較高,一般都采用鍺材料制成。6.阻尼阻尼二極管多用在高頻電壓電路中。二極管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。
[6]因此,在本征半導體的兩個不同區域摻入三價和PN結五價雜質元素,便形成了P型區和N型區,根據N型半導體和P型半導體的特性,可知在它們的交界處就出現了電子和空穴的濃度差異,電子和空穴都要從濃度高的區域向濃度低的區域擴散,它們的擴散使原來交界處的電中性被破壞。[6]二極管PN結單向導電性在PN結外加正向電壓V,在這個外加電場的作用下,PN結的平衡狀態被打破,P區中的空穴和N區的電子都要PN結移動,空穴和PN結P區的負離子中和,電子和PN結N區的正離子中和,這樣就使PN結變窄。隨著外加電場的增加,擴散運動進一步增強,漂移運動減弱。當外加電壓超過門檻電壓,PN結相當于一個阻值很小的電阻,也就是PN結導通。[6]二極管主要分類編輯二極管點接觸型二極管點接觸型二極管的PN結接觸面積小,不能通過較大的正向電流和承受較高的反向電壓,但它的高頻性能好,適宜在高頻檢波電路和開關電路中使用[5]。二極管面接觸型二極管面接觸型二極管的PN結接觸面積大,可以通過較大的電流,也能承受較高的反向電壓,適宜在整流電路中使用[5]。IXYS公司擁有超過2,500個分布于通訊,交通運輸,工業,醫療和消費類公司的客戶群,是一個全球性半導體供應商。中國香港哪里有艾賽斯IXYS二極管模塊銷售
在高溫的P型雜質氣體中,加熱N型鍺或硅的單晶片,使單晶片表面的一部變成P型,以此法PN結。青海哪里有艾賽斯IXYS二極管模塊廠家供應
對于常用的硅二極管而言導通后正極與負極之間的電壓降為。根據二極管的這一特性,可以很方便地分析由普通二極管構成的簡易直流穩壓電路工作原理。3只二極管導通之后,每只二極管的管壓降是,那么3只串聯之后的直流電壓降是×3=。3.故障檢測方法檢測這一電路中的3只二極管為有效的方法是測量二極管上的直流電壓,如圖9-41所示是測量時接線示意圖。如果測量直流電壓結果是,說明3只二極管工作正常;如果測量直流電壓結果是0V,要測量直流工作電壓+V是否正常和電阻R1是否開路,與3只二極管無關,因為3只二極管同時擊穿的可能性較小;如果測量直流電壓結果大于,檢查3只二極管中有一只開路故障。圖9-41測量二極管上直流電壓接線示意圖4.電路故障分析如表9-40所示是這一二極管電路故障分析:表9-40二極管電路故障分析5.電路分析細節說明關于上述二極管簡易直流電壓穩壓電路分析細節說明如下。1)在電路分析中,利用二極管的單向導電性可以知道二極管處于導通狀態,但是并不能說明這幾只二極管導通后對電路有什么具體作用,所以只利用單向導電特性還不能夠正確分析電路工作原理。2)二極管眾多的特性中只有導通后管壓降基本不變這一特性能夠為合理地解釋這一電路的作用。青海哪里有艾賽斯IXYS二極管模塊廠家供應