二极管的结构，种类，主要参数及其应用

品慧电子讯将PN节用外壳包装起来，并加上电极引线就构成了半导体二极管，简称二极管。下面将介绍二极管的结构，种类，主要参数及其应用。

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1.二极管的结构

二极管的几种常见结构主要有点接触型，面接触型和平面型。详情如下：

1）点接触型二极管是由一根金属丝经过特殊工艺与半导体表面相接，形成PN节。因而面积较小，不能通过较大的电流，但其节电容较小，一般在1pF以下，工作频率可达100MHz以上，因此适用于高频电路和小功率整流。

2）面接触型二极管是采用合金工艺制成的。节面积大，能够流过较大的电流，但其结电容大，因而只能在较低频率下工作，一般仅作为整流管。

3）平面型二极管是采用扩散法制成的。结面积较大的可用于大功率整流，结面积小的可作为脉冲数字电路中的开关管。

2.二极管的导电特性

二极管最重要的特性就是单方向导电性。在电路中，电流只能从二极管的正极流入，负极流出。下面简单地说明二极管的正向特性和反向特性。

1）正向特性

在电子电路中，将二极管的正极接在高电位端，负极接在低电位端，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”。

2）反向特性

在电子电路中，二极管的正极接在低电位端，负极接在高电位端，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，这种状态称为二极管的击穿。

3. 二极管的主要参数及选型

二极管的参数表征了二极管性能的好坏及适用范围。下面将简单介绍普通二极管的主要参数。

1)反向击穿电压UBR

二极管反向击穿时的电压值。击穿时反向电流剧增，二极管的单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。

2)前向电压Vf（Forward Voltage）

3) IF（AV） (AverageRectified Forward Current)

最大正向工作电流。是指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。

3)反向电流 IR (Reverse Leakage)

反向漏电流指二极管加反向峰值工作电压时的反向电流。反向电流大，说明管子的单向导电性差，因此反向电流越小越好。反向电流受温度的影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小，锗管的反向电流要比硅管大几十到几百倍。值得注意的是反向漏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。例如2AP1型锗二极管，在25时反向电流若为250uA，温度升高到35，反向电流将上升到500uA，依此类推，在75时，它的反向漏电流已达8mA，不仅失去了单方向导电特性，还会使管子过热而损坏。又如，2CP10型硅二极管，25时反向电流仅为5uA，温度升高到75时，反向电流也不过160uA。故硅二极管比锗二极管在高温下具有较好的稳定性。

4) 微变电阻 rD

如图2-1-1-2所示，rD是二极管特性曲线上工作点Q 附近电压的变化与电流的变化之比：rD=△UD/△iD

显然，rD是对Q附近的微小变化区域内的电阻。

5) 二极管的极间电容

二极管的两极之间有电容，此电容由两部分组成：势垒电容CB和扩散电容CD。

势垒电容：势垒区是积累空间电荷的区域，当电压变化时，就会引起积累在势垒区的空间电荷的变化，这样所表现出的电容是势垒电容。

扩散电容：为了形成正向电流（扩散电流），注入P 区的少子（电子）在P 区有浓度差，越靠近PN结浓度越大，即在P 区有电子的积累。同理，在N区有空穴的积累。正向电流大，积累的电荷多。这样所产生的电容就是扩散电容CD。

CB在正向和反向偏置时均不能忽略。而反向偏置时，由于载流子数目很少，扩散电容可忽略。

4. 二极管的应用

二极管的应用及其广泛，下面例举几种常用的应用电路。

1)直流稳压电路

二极管简易稳压电路中主要利用二极管的管压降基本不变特性。二极管的管压降特性：二极管导通后其管压降基本不变，对硅二极管而言这一管压降是0.6V左右，对锗二极管而言是0.2V左右。上图所示是由普通3只二极管构成的简易直流稳压电路。电路中的VD1、VD2和VD3是普通二极管，它们串联起来后构成一个简易直流电压稳压电路。图2-1-1-3.

2)温度补偿电路

PN结导通后的压降基本不变，但不是不变，PN结两端的压降随温度升高而略有下降，温度愈高其下降的量愈多，当然PN结两端电压下降量的绝对值对于0.6V而言相当小，利用这一特性可以构成温度补偿电路。上图所示是利用二极管温度特性构成的温度补偿电路。图2-1-1-4.

3)控制电路

二极管导通之后，它的正向电阻大小随电流大小变化而有微小改变，正向电流愈大，正向电阻愈小；反之则大。利用二极管正向电流与正向电阻之间的特性，可以构成一些自动控制电路。如图9-43所示是一种由二极管构成的自动控制电路，又称ALC电路（自动电平控制电路），它在磁性录音设备中(如卡座）的录音电路中经常应用。图2-1-1-5。

4)限幅电路

二极管最基本的工作状态是导通和截止两种，利用这一特性可以构成限幅电路。所谓限幅电路就是限制电路中某一点的信号幅度大小，让信号幅度大到一定程度时，不让信号的幅度再增大，当信号的幅度没有达到限制的幅度时，限幅电路不工作，具有这种功能的电路称为限幅电路，利用二极管来完成这一功能的电路称为二极管限幅电路。图2-1-1-6所示是二极管限幅电路。在电路中，A1是集成电路（一种常用元器件），VT1和VT2是三极管（一种常用元器件），R1和R2是电阻器，VD1～VD6是二极管。

5)开关电路

开关二极管同普通的二极管一样，也是一个PN结的结构，不同之处是要求这种二极管的开关特性要好。当给开关二极管加上正向电压时，二极管处于导通状态，相当于开关的通态；当给开关二极管加上反向电压时，二极管处于截止状态，相当于开关的断态。二极管的导通和截止状态完成开与关功能。开关二极管就是利用这种特性，且通过制造工艺，开关特性更好，即开关速度更快，PN结的结电容更小，导通时的内阻更小，截止时的电阻很大。图2-1-1-7。

6)检波电路

图所示是二极管检波电路。电路中的VD1是检波二极管，C1是高频滤波电容，R1是检波电路的负载电阻，C2是耦合电容。图2-1-1-8。