这里的二极管的作用原理和安装原理是什么

二极管工作原理
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二极管工作原理
  那是1947年的一个冬天,贝尔实验室的三位科学家发明了三极管,改变了世界,推动了全球的半导体电子工业。于是10年后又一个冬天,哥仨一起获得了诺贝尔物理学奖。然而这三极管可不是被凭空发明出来的,从结构上看,她是由两个组成,绝逼&干儿子&。今天电子产品世界小编为您带来 &干爹&的传奇故事。本文引用地址:
 1 :二极管=+马甲儿
  在半导体性能被发现后,二极管成为了世界上第一种半导体器件,目前最常见的结构是,在上加上引线和封装,就成为一个二极管,甚至可以说二极管实际上就是由一个构成的,因此约等于PN的工作原理,小编从源头讲讲二极管(PN结)到底是怎么来的?
  1.1 :二极管PN节的好哥俩:P型半导体、N型半导体
  我们一般根据导电能力(电阻率)的不同将物体来划分导体、绝缘体和半导体。更通俗地讲,完全纯净的、不含杂质的半导体称为本征半导体。主要常见代表有硅、锗这两种元素的单晶体结构。但实际半导体不能绝对的纯净,这类半导体称为杂质半导体。
  P型半导体
  如果我们在纯硅中掺入少许的硼(最外层有3个电子),就反而少了1个电子,而形成一个空穴,这样就形成P型半导体(少了1个带负电荷的原子,可视为多了1个正电荷)。因三价杂质原子在与硅原子形成共价键时,缺少一个价电子而在共价键中留下一个空穴。
  图1.P型半导体的共价结构
  在P型半导体中空穴是多数载流子,它主要由掺杂形成;自由电子是少数载流子,由热激发形成。空穴很容易俘获电子,使杂质原子成为负离子。三价杂质因而也称为受主杂质。
  N型半导体
  如果在纯硅中掺杂少许的砷或磷(最外层有5个电子),就会多出1个自由电子,这样就形成N型半导体,因五价杂质原子中只有四个价电子能与周围四个半导体原子中的价电子形成共价键,而多余的一个价电子因无共价键束缚而很容易形成自由电子,如图1所示。
  图2. N型半导体的共价结构
  在N型半导体中自由电子是多数载流子,它主要由杂质原子提供;空穴是少数载流子,由热激发形成。提供自由电子的五价杂质原子因带正电荷而成为正离子,因此五价杂质原子也称为施主杂质。
  1.2 PN结=P&N(注:&&&交集)
  在一块完整的硅片上,用不同的掺杂工艺使其一边形成N型半导体另一边形成P型半导体后,两种半导体的交界面附近的区域为PN结,如图3所示。在空间电荷区,由于缺少多子,所以也称耗尽层。
  图3.PN结原理图
  PN结的每端都带电子,这样排列使电流只能从一个方向流动。当没有电压通过二极管时,电子就沿着过渡层之间的汇合处从N型半导体流向P型半导体,从而形成一个耗尽区。在损耗区中,半导体物质会回复到它原来的绝缘状态--所有的这些&电子空穴&都会被填满,所以就没有自由电子,也就没有电流流动。
 2 二极管工作原理:二极管PN节的特性---最最最最最重要!
  2.1二极管小实验
  在电子电路中,将二极管的正极(P区)接在高电位端,负极(N区)接在低电位端,二极管就会导通,这种连接方式称为正向偏置。必须说明,当加在二极管两端的正向电压很小时,二极管仍然不能导通,流过二极管的正向电流十分微弱。只有当正向电压达到某一数值(这一数值称为&门槛电压&,锗管约为0.2V,硅管约为0.6V)以后,二极管才能直正导通。导通后二极管两端的电压基本上保持不变(锗管约为0.3V,硅管约为0.7V),称为二极管的&正向压降&。
  将二极管的正极(P区)接在低电位端,负极(N区)接在高电位端,此时二极管中几乎没有电流流过,此时二极管处于截止状态,这种连接方式,称为反向偏置。二极管处于反向偏置时,仍然会有微弱的反向电流流过二极管,称为漏电流。当二极管两端的反向电压增大到某一数值,反向电流会急剧增大,二极管将失去单方向导电特性,此时二极管被击穿,这就是二极管的反向击穿特性,将在下一节介绍。
  2.2 二极管上升到理论
  为了除掉耗尽区,就必须使N型向P型移动和空穴应反向移动。为了达到目的,将PN结N极连接到电源负极,P极连接到正极。这时在N型半导体的自由电子会被负极电子排斥并吸引到正极电子,在P型半导体的电子空穴就移向另一方向。当电压在电子之间足够高的时候,在耗尽区的电子将会在它的电子空穴中和再次开始自由移动,耗尽区消失,电流流通过二极管,如图4所示。
  图4. PN结加正向电压时的导电情况
  若P极接到电源负极,N型接到正极。这时电流将不会流动。N型半导体的负极电子被吸引到正极电子。P型半导体的正极电子空穴被吸引到负极电子。因为电子空穴和电子都向错误的方向移动,所以就没有电流流通过汇合处,耗尽区增加,如图5所示。
  图5. PN结加反向电压时的导电情况
  PN结V-I 特性表达式(伏安特性曲线如图6所示)
  其中,IS &&反向饱和电流;
   VT &&温度的电压当量;
  且在常温下(T=300K)时,
  图6. PN结的伏安特性曲线
  2.3总结
  PN结加正向电压时,呈现低电阻,具有较大的正向扩散电流;
  PN结加反向电压时,呈现高电阻,具有很小的反向漂移电流。
  PN结具有性。
 3 二极管工作原理:二极管PN节的反向击穿&大大的有用!
  当PN结的反向电压增加到一定数值时,反向电流突然快速增加,此现象称为PN结的反向击穿。发生反向击穿时,在反向电流很大的变化范围内,PN结两端电压几乎不变,如图7所示。反向击穿分为电击穿和热击穿,PN结热击穿后电流很大,电压又很高,消耗在结上的功率很大,容易使PN结发热,把PN结烧毁。热击穿是不可逆的。PN结电击穿从其产生原因又可分为雪崩击穿和齐纳击穿两种类型。
  图7.PN结的反向击穿
  雪崩击穿
  当PN结反向电压增加时,空间电荷区中的电场随着增强。通过空间电荷区的电子和空穴,在电场作用下获得的能量增大,在晶体中运动的电子和空穴,将不断地与晶体原子发生碰撞,当电子和空穴的能量足够大时,通过这样的碰撞,可使共价键中的电子激发形成自由电子&空穴对,这种现象称为碰撞电离。新产生的电子和空穴与原有的电子和空穴一样,在电场作用下,也向相反的方向运动,重新获得能量,又可通过碰撞,再产生电子&空穴对,这就是载流子的倍增效应。当反向电压增大到某一数值后,载流子的倍增情况就像在陡峻的积雪山坡上发生雪崩一样,载流子增加得多而快,使反向电流急剧增大,于是PN结就发生雪崩击穿。
  雪崩击穿多发生在杂质浓度较低的二极管,一般需要比较高的电压(&6V),击穿电压与浓度成反比。
  齐纳击穿
  在加有较高的反向电压下,PN结空间电荷区中存在一个强电场,它能够破坏共价键将束缚电子分离出来造成电子&空穴对,形成较大的反向电流。发生齐纳击穿需要的电场强度约为2*105V/cm,这只有在杂质浓度特别大的PN结中才能达到,因为杂质浓度大,空间电荷区内电荷密度(即杂质离子)也大,因而空间电荷区很窄,电场强度就可能很高。一般整流二极管掺杂浓度没有这么高,它在电击穿中多数是雪崩击穿造成的。
  齐纳击穿多数出现在杂质浓度较高的二极管,如稳压管(齐纳二极管)。
必须指出,上述两种电击穿过程是可逆的,当加在稳压管两端的反向电压降低后,管子仍可以恢复原来的状态。但它有一个前提条件,就是反向电流和反向电压的乘积不超过PN结容许的耗散功率,超过了就会因为热量散不出去而使PN结温度上升,直到过热而烧毁,这种现象就是热击穿。所以热击穿和电击穿的概念是不同的。电击穿往往可为人们所利用(如稳压管),而热击穿则是必须尽量避免的。
  小问题
  1) PN结的反向击穿电压是多少?
  采取适当的掺杂工艺,将硅PN结的雪崩击穿电压可控制在8~1000V。而齐纳击穿电压低于5V。在5~8v之间丽种击穿可能同时发生。
  2) 二极管三极管和稳压管是否一样呢?
  不一样,BC结的反向击穿电压低的几十伏,高的数百伏,但有一点是一样的,就是NPN管的BE结反向击穿电压都是6V左右,因此NPN管的BE结可当6V稳压管用。
  补充:应该是所有硅材料管(PNP和NPN)的BE结都有反向击穿电压都是6V这特性,利用这特性可鉴别管子的C和E脚,用10K档分别测BC和BE的反向电阻,击穿的是BE结。
 4 二极管工作原理:二极管PN结的极间电容
  PN结的P型和N型两快半导体之间构成一个电容量很小的电容,叫做&极间电容&(如图所示)。由于电容抗随频率的增高而减小。所以,PN结工作于高频时,高频信号容易被极间电容或反馈而影响PN结的工作。但在直流或低频下工作时,极间电容对直流和低频的阻抗很大,故一般不会影响PN结的工作性能。PN结的面积越大,极间电容量越大,影响也约大,这就是面接触型二极管(如整流二极管)和低频三极管不能用于高频工作的原因。
 5 二极管工作原理:数字万用表测试二极管好坏
  二极管比较容易损坏的元件,其烧坏容易造成线路短路或断路的情况,影响电器正常工作,因此需要掌握测试二极管好坏的方法。
  关于如何使用数字万用表,请参考小编的《》,这里主要介绍数字万用表测试二极管好坏。
  1) 辨别出二极管的正负极,有白线的一端为负极,另一端为正极。
  2) 将万用表上的旋钮拨到通断档位,并将红黑表笔插在万用表的正确位置。
  3) 将红表笔接二极管正极,黑表笔接负极。然后观察读数,如果满溢(即显示为1),则二极管已坏。若有读数,则交换表笔,若还有读数而不满溢,则二极管坏。
  4) 如果是发光二极管,若二极管正常,则可以看到微弱的亮光,长脚为正极。
 6 二极管工作原理:二极管的主要参数
  1) 额定正向工作电流
  二极管长期连续工作时允许通过的最大正向电流值。因为电流通过管子时会使管芯发热,温度上升,温度超过容许限度(硅管为140左右,锗管为90左右)时,就会使管芯过热而损坏。所以,二极管使用中不要超过二极管额定正向工作电流值。
  2) 最高反向工作电压
  加在二极管两端的反向电压高到一定值时,会将管子击穿,失去能力。为了保证使用安全,规定了最高反向工作电压值。
  3) 反向电流
  二极管在规定的温度和最高反向电压作用下,流过二极管的反向电流。反向电流越小,管子的单方向导电性能越好。值得注意的是反向电流与温度有着密切的关系,大约温度每升高10,反向电流增大一倍。
  4) 最高工作频率fM(MC)
  二极管能承受的最高频率。通过PN结交流电频率高于此值,二极管接不能正常工作。
  5) 最高反向工作电压VRM(V)
  二极管长期正常工作时,所允许的最高反压。若越过此值,PN结就有被击穿的可能,对于交流电来说,最高反向工作电压也就是二极管的最高工作电压。
  6) 最大整流电流IOM(mA)
  二极管能长期正常工作时的最大正向电流。因为电流通过二极管时就要发热,如果正向电流越过此值,二极管就会有烧坏的危险。所以用二极管整流时,流过二极管的正向电流(既输出直流)不允许超过最大整流电流。
&&& 7 二极管工作原理:特殊体二极管
  1) 稳压二极管
  电路符号:与普通二极管的电路符号稍有区别。
  原理:又叫齐纳二极管,是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体器件.在这临界击穿点上,反向电阻降低到一个很小的数值,在这个低阻区中电流增加而电压则保持恒定
  用途:稳压管主要被作为稳压器或电压基准元件使用。稳压二极管可以串联起来以便在较高的电压上使用,通过串联就可获得更高的稳定电压。
  2) 发光二极管(LED)
&&&&&& 电路符号:在普通二极管电路符号的边上加两个向外发射的箭头。&
&&&&&& 原理:利用自由电子和空穴复合时能产生光的半导体制成,采用不同的材料,可分别得到红、黄、绿、橙色光和红外光。常用元素周期表中Ⅲ、Ⅴ族元素的化合物,如砷化镓、磷化镓等。制作材料决定光的颜色(光谱的波长)。
  特点:通以正向电流发光,光亮度随着电流的增大而增强,工作电流为几个毫安到几十毫安,典型工作电流为10mA左右。正向导通电压较大。
  用途:一般作为电子产品的指示灯
  3) 光电二极管
  电路符号:在普通二极管电路符号的边上加两个朝向管子的箭头。
&&&&&&&原理:普通二极管在反向电压作用时处于截止状态,只能流过微弱的反向电流,光电二极管在设计和制作时尽量使PN结的面积相对较大,以便接收入射光。光电二极管是在反向电压作用下工作的,没有光照时,反向电流极其微弱,叫暗电流;有光照时,反向电流迅速增大到几十微安,称为光电流。光的强度越大,反向电流也越大。光的变化引起光电二极管电流变化,这就可以把光信号转换成电信号,成为光电传感器件
  特点:无光照时与普通二极管一样具有单向导电性。使用时,光电二极管的PN结应工作在反向偏置状态,在光信号的照射下,反向电流随光照强度的增加而上升(这时的反向电流叫光电流)。光电流也与入射光的波长有关。
  用途:用于测量光照强度、做光电池。
  4) 变容二极管
  电路符号:在普通二极管电路符号的边上加一个电容符号。
  原理:当外加顺向偏压时,有大量电流产生,PN(正负极)结的耗尽区变窄,电容变大,产生扩散电容效应;当外加反向偏压时,则会产生过渡电容效应。但因加顺向偏压时会有漏电流的产生,所以在应用上均供给反向偏压。
  用途:用于电子调谐、调频、调相和自动控制电路等.
  5) 肖特基二极管
  电路符号:与普通二极管的电路符号稍有区别。
  原理:贵金属(金、银、铝、铂等)A为正极,以N型半导体B为负极,利用二者接触面上形成的势垒具有整流特性而制成的金属-半导体器件。
  特点:为反向恢复时间极短(可以小到几纳秒),正向导通压降仅0.4V左右。
  用途:多用作高频、低压、大电流整流二极管、续流二极管、保护二极管,也有用在微波通信等电路中作整流二极管、小信号检波二极管使用。在通信电源、变频器等中比较常见。
  文章至此,二极管的工作原理就介绍完了。小编还介绍了二极管好坏的测量方法,后续还将持续更新,介绍二极管电路基本电路等。如需要了解关于二极管的其他知识,欢迎在留言(小编是该板版主zhuwei0710),谢谢O(&_&)O!
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稳压二极管的作用是什么,稳压二极管的用途是什么,原理是什么?
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稳压二极管工作在反向击穿状态时,其两端的电压是基本不变的。利用这一性质,在电路里常用于构成稳压电路。稳压二极管构成的稳压电路,虽然稳定度不很高,输出电流也较小,但却具有简单、经济实用的优点,因而应用非常广泛。在实际电路中,要使用好稳压二极管,应注意如下几个问题。1、要注意一般二极管与稳压二极管的区别方法。不少的一般二极管,特别是玻璃封装的管,外形颜色等与稳压二极管较相似,如不细心区别,就会使用错误。区别方法是:看外形,不少稳压二极管为园柱形,较短粗,而一般二极管若为园柱形的则较细长;看标志,稳压二极管的外表面上都标有稳压值,如5V6,表示稳压值为5.6V;用万用表进行测量,根据单向导电性,用X1K挡先把被测二极管的正负极性判断出来,然后用X10K挡,黑表笔接二极管负极,红表笔接二极管正极,测的阻值与X1K挡时相比,若出现的反向阻值很大,为一般二极管的可能性很大,若出现的反向阻值变得很小,则为稳压二极管。2、注意稳压二极管正向使用与反向使用的区别。稳压二极管正向导通使用时,与一般二极管正向导通使用时基本相同,正向导通后两端电压也是基本不变的,都约为0.7V。从理论上讲,稳压二极管也可正向使用做稳压管用,但其稳压值将低于1V,且稳压性能也不好,一般不单独用稳压管的正向导通特性来稳压,而是用反向击穿特性来稳压。反向击穿电压值即为稳压值。有时将两个稳压管串联使用,一个利用它的正向特性,另一个利用它的反向特性,则既能稳压又可起温度补偿作用,以提高稳压效果。3、要注意限流电阻的作用及阻值大小的影响。在稳压二极管稳压电路中,一般都要串接一个电阻R,如图1或2示。该电阻在电路中起限流和提高稳压效果的作用。若不加该电阻即当R=0时,容易烧坏稳压管,稳压效果也会极差。限流电阻的阻值越大,电路稳压性能越好,但输入与输出压差也会过大,耗电也就越多。4、要注意输入与输出的压差。正常使用时,稳压二极管稳压电路的输出电压等于稳压管反向击穿后两端的稳压值,若输入到稳压电路中的电压值小于稳压管的稳压值,则电路将失去稳压作用,只有是大于关系时,才有稳压作用,并且压差越大,限流电阻的阻值也应越大,否则会损坏稳压管。5、稳压管可串联使用。几个稳压管串联后,可获得多个不同的稳压值,故串联使用较常见。下面举例说明两个稳压管串联使用后,如何求得稳压值。若一个稳压管的稳压值为5.6V,另一个稳压值为3.6V,设稳压管正向导通时电压均为0.7V,则串联后共有四种不同的稳压值
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server is ok|版面-电路设计与调试(Circuit)主题:[求助]原理图中三极管和二极管的作用是什么?原理图中应该是个电压跟随电路,但是为什么要用两级反馈呢?中间的二极管和三级管的作用又是什么呢?百思不得其解,求助各位帮忙分析一下,谢谢大家了--FROM 123.66.129.*峰值保持和复位?【 在 loveskynn 的大作中提到: 】: 原理图中应该是个电压跟随电路,但是为什么要用两级反馈呢?中间的二极管和三级管的作用又是什么呢?百思不得其解,求助各位帮忙分析一下,谢谢大家了: [upload=1][/upload]--FROM 180.173.193.*这个电路应该是检测输入信号最大值,当三极管关闭,如果输入信号比输出信号大,二极管后面的电容会缓慢充电,直到输出信号和输入信号相等。三极管可以在每次测量开始将第二个运放输入接地并释放电容电荷,将输出复位到接近地。【 在 loveskynn 的大作中提到: 】: 原理图中应该是个电压跟随电路,但是为什么要用两级反馈呢?中间的二极管和三级管的作用又是什么呢?百思不得其解,求助各位帮忙分析一下,谢谢大家了: [upload=1][/upload]--FROM 101.90.125.*正向峰值检测电路,C8是储能电容,Q2截止的情况下保持电压峰值,D1是单向开关,Q2是采样开关,基极是受控的,可以用来给C8放电。第二级跟随器的目的是增强带负载能力。--FROM 222.129.185.* 选择讨论区&BYR-Team2010. KBS Dev-Team2011&&更多频道内容在这里查看
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二极管工作原理
  导读:是一种常见的半导体元件,可完成整流、检波、稳压、限幅等多种功能,具有单向导电性,那么问题来了,为什么会正向导电,负向截止呢?接下来小编就和你一起探讨工作原理~~本文引用地址:一、- -简介  二极管,又称为晶体二极管,英文名称为diode,是一种常见的半导体元件,具有正负两个端子,其电流只能由阳极流向负极,具有单向导电性,已广泛应用于各类电子电路中。二、- -结构  在本征半导体硅或锗的一部分区域中掺入微量的三价硼或镓元素形成P型半导体;在本征半导体硅或锗的另一部分区域中掺入微量的五价磷元素形成N型半导体;在P型半导体与N型半导体的临界处便形成一个PN结,这个PN结便是我们常说的二极管,在这个二极管中,P区的引线为阳极,N区的引线为阴极。三、- -单向导电性  1、正向导通:当在PN结上加上正向电压后,P区连接电源正极,N区连接电源负极,PN结处于导通状态,如下图所示,试灯上有电流流过,灯泡被点亮。  2、反向截止:当在PN结上加上反向电压后,P区连接电源负极,N区连接电源正极,PN结处于截止状态,如下图所示,试灯上无电流流过,灯泡处于熄灭状态。四、二极管工作原理  二极管其实就是一个PN结,在P区与N区的邻界面两侧存在空间电荷层,并形成自建电场,当无外加电压时,由于扩散电流与漂移电流相等而处于平衡状态;当外加正向电压时,外加电场与自建电场相互抵消,扩散电流增加引起了正向电流,使得电路处于导通状态;当外加反向电压时,外加电场与自建电场进一步加强,形成反向饱和电流,使得电路处于截止状态;当外加反向电压相当高时,产生大量电子空穴对,出现反向击穿现象。  二极管工作原理相关文章推荐阅读:  1、  2、  3、  4、  5、
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