二极管的特性、性质和作用讲解

(一)二极管是什么?

二极管是用半导体材料(硅、硒、锗等)制成的一种电子元器件。它具有单向导电性能特性(具有正向特性和反向特性)，即给二极管阳极和阴极加上正向电压时，二极管导通。当给阳极和阴极加上反向电压时，二极管截止。因此，二极管的导通和截止，则相当于开关的接通与断开。

二极管的符号如图①所示，结构示意图②，单向导电性如图③，各类二极管的符号号如图④，二极管的种类如图⑤

图①二极管的符号

图②二极管结构示意图

图③二极管的单向导电性

图④各类二极管符号

图⑤二极管的种类

(二).二极管的作用是什么?

二极管的作用有: 整流电路，检波电路，稳压电路，各种调制电路等，主要都是由二极管来构成的。

(1)整流二极管: 将交流电源整流成为直流电流的二极管叫整流二极管。

(2)检波二极管: 检波二极管是用于把迭加在高频载波上的低频信号检出来的器件，它具有较高的检波效率和良好的频率特性。

(3)稳压二极管: 它是利用pN结反向击穿时的电压基本上不随电流的变化而变化的特点，来达到稳压的目的。

(4)开关二极管: 在脉冲数字电路中，用于接通和关断电路的二极管叫开关二极管，它的特点是反向恢复时间短，能滿足高频和超高频应用的需要。

(5)变容二极管: 变容二极管是利用pN的电容随外加偏压变化这一特性制成的非线性电容元件，被广泛应用于参量放大器，电子调谐器及倍频器等微波电路中。

. (6)瞬态电压抑制器TⅤs: 一种固态二极管，专门用于EsD保护。

(7)发光二极管: 可发红黄白绿等单光色亮光。

(8)肖特基二极管: 其特长是:开关速度非常快，反向恢复时间特别短，因此，能制作开关二极管和低压大电流整流二极管。

以上常用二极管除外，还有: 限帽用二极管、调制用、混频用、pⅠN型、雪崩、江崎、快速关断、阻尼、双基极二极管等。

二极管分类有多少种？都是怎么分的，有什么用？

二极管根据功能和作用有很多种不同分类。

1、 检波二极管

检波二极管的主要作用是把高频信号中的低频信号检出。它们的结构为点接触型， 所以其结电容较小， 工作频率较高。一般都采用锗材料制成。就原理而言， 从输入信号中取出调制信号是检波， 以整流电流的大小（100mA）作为界线通常把输出电流小于100mA的叫检波。锗材料点接触型、工作频率可达400MHz， 正向压降小， 结电容小， 检波效率高， 频率特性好， 为2AP型。类似点触型那样检波用的二极管， 除用于检波外， 还能够用于限幅、削波、调制、混频、开关等电路。也有为调频检波专用的特性一致性好的两只二极管组合件。

2、整流二极管

就原理而言， 从输入交流中得到输出的直流是整流。以整流电流的大小（100mA）作为界线通常把输出电流大于100mA的叫整流。面结型， 因此结电容较大， 一般为3kHZ以下。最高反向电压从25伏至3000伏分A～X共22档。分类如下： ①硅半导体整流二极管2CZ型、②硅桥式整流器QL型、③用于电视机高压硅堆工作频率近100KHz的2CLG型。

3、限幅二极管

二极管正向导通后， 它的正向压降基本保持不变（硅管为0.7V， 锗管为0.3V）。利用这一特性， 在电路中作为限幅元件， 可以把信号幅度限制在一定范围内。

大多数二极管能作为限幅使用。也有象保护仪表用和高频齐纳管那样的专用限幅二极管。为了使这些二极管具有特别强的限制尖锐振幅的作用， 通常使用硅材料制造的二极管。也有这样的组件出售： 依据限制电压需要， 把若干个必要的整流二极管串联起来形成一个整体。

4、调制二极管

通常指的是环形调制专用的二极管。就是正向特性一致性好的四个二极管的组合件。即使其它变容二极管也有调制用途， 但它们通常是直接作为调频用。

5、混频二极管

使用二极管混频方式时， 在500～10, 000Hz的频率范围内， 多采用肖特基型和点接触型二极管。

6、放大二极管

用二极管放大， 大致有依靠隧道二极管和体效应二极管那样的负阻性器件的放大， 以及用变容二极管的参量放大。因此， 放大用二极管通常是指隧道二极管、体效应二极管和变容二极管。

7、开关二极管

二极管在正向电压作用下电阻很小， 处于导通状态， 相当于一只接通的开关；在反向电压作用下， 电阻很大， 处于截止状态， 如同一只断开的开关。利用二极管的开关特性， 可以组成各种逻辑电路。

有在小电流下（10mA程度）使用的逻辑运算和在数百毫安下使用的磁芯激励用开关二极管。小电流的开关二极管通常有点接触型和键型等二极管， 也有在高温下还可能工作的硅扩散型、台面型和平面型二极管。开关二极管的特长是开关速度快。而肖特基型二极管的开关时间特短， 因而是理想的开关二极管。2AK型点接触为中速开关电路用；2CK型平面接触为高速开关电路用；用于开关、限幅、钳位或检波等电路；肖特基（SBD）硅大电流开关， 正向压降小， 速度快、效率高。

8、变容二极管

用于自动频率控制（AFC）和调谐用的小功率二极管称变容二极管。日本厂商方面也有其它许多叫法。通过施加反向电压， ；使其PN结的静电容量发生变化。因此， 被使用于自动频率控制、扫描振荡、调频和调谐等用途。通常， 虽然是采用硅的扩散型二极管， 但是也可采用合金扩散型、外延结合型、双重扩散型等特殊制作的二极管， 因为这些二极管对于电压而言， 其静电容量的变化率特别大。结电容随反向电压VR变化， 取代可变电容， 用作调谐回路、振荡电路、锁相环路， 常用于电视机高频头的频道转换和调谐电路， 多以硅材料制作。

9、频率倍增用二极管

对二极管的频率倍增作用而言， 有依靠变容二极管的频率倍增和依靠阶跃（即急变）二极管的频率倍增。频率倍增用的变容二极管称为可变电抗器， 可变电抗器虽然和自动频率控制用的变容二极管的工作原理相同， 但电抗器的构造却能承受大功率。阶跃二极管又被称为阶跃恢复二极管， 从导通切换到关闭时的反向恢复时间trr短， 因此， 其特长是急速地变成关闭的转移时间显着地短。如果对阶跃二极管施加正弦波， 那么， 因tt（转移时间）短， 所以输出波形急骤地被夹断， 故能产生很多高频谐波。

10、稳压二极管

这种管子是利用二极管的反向击穿特性制成的， 在电路中其两端的电压保持基本不变， 起到稳定电压的作用。是代替稳压电子二极管的产品。被制作成为硅的扩散型或合金型。是反向击穿特性曲线急骤变化的二极管。作为控制电压和标准电压使用而制作的。二极管工作时的端电压（又称齐纳电压）从3V左右到150V， 按每隔10%， 能划分成许多等级。在功率方面， 也有从200mW至100W以上的产品。工作在反向击穿状态， 硅材料制作， 动态电阻RZ很小， 一般为2CW、2CW56等；将两个互补二极管反向串接以减少温度系数则为2DW型。

稳压二极管的温度系数α： α表示温度每变化1℃稳压值的变化量。稳定电压小于4V的管子具有负温度系数（属于齐纳击穿）， 即温度升高时稳定电压值下降（温度使价电子上升较高能量）；稳定电压大于7V的管子具有正温度系数（属于雪崩式击穿）， 即温度升高时稳定电压值上升（温度使原子振幅加大， 阻碍载流子运动）；而稳定电压在4~7V之间的管子， 温度系数非常小， 近似为零（齐纳击穿和雪崩击穿均有）。

11、PIN型二极管（PIN Diode）

这是在P区和N区之间夹一层本征半导体（或低浓度杂质的半导体）构造的晶体二极管。PIN中的I是"本征"意义的英文略语。当其工作频率超过100MHz时， 由于少数载流子的存贮效应和"本征"层中的渡越时间效应， 其二极管失去整流作用而变成阻抗元件， 并且， 其阻抗值随偏置电压而改变。在零偏置或直流反向偏置时， "本征"区的阻抗很高；在直流正向偏置时， 由于载流子注入"本征"区， 而使"本征"区呈现出低阻抗状态。因此， 可以把PIN二极管作为可变阻抗元件使用。它常被应用于高频开关（即微波开关）、移相、调制、限幅等电路中。

12、雪崩二极管(Avalanche Diode)

它是在外加电压作用下可以产生高频振荡的晶体管。产生高频振荡的工作原理是栾的： 利用雪崩击穿对晶体注入载流子， 因载流子渡越晶片需要一定的时间， 所以其电流滞后于电压， 出现延迟时间， 若适当地控制渡越时间， 那么， 在电流和电压关系上就会出现负阻效应， 从而产生高频振荡。它常被应用于微波领域的振荡电路中。

13、江崎二极管（Tunnel Diode）

它是以隧道效应电流为主要电流分量的晶体二极管。其基底材料是砷化镓和锗。其P型区的N型区是高掺杂的（即高浓度杂质的）。隧道电流由这些简并态半导体的量子力学效应所产生。发生隧道效应具备如下三个条件： ①费米能级位于导带和满带内；②空间电荷层宽度必须很窄（0.01微米以下）；简并半导体P型区和N型区中的空穴和电子在同一能级上有交叠的可能性。江崎二极管为双端子有源器件。其主要参数有峰谷电流比IP/PV）， 其中， 下标"P"代表"峰"；而下标"V"代表"谷"。江崎二极管可以被应用于低噪声高频放大器及高频振荡器中（其工作频率可达毫米波段）， 也可以被应用于高速开关电路中。

14、快速关断（阶跃恢复）二极管(Step Recovary Diode)

它也是一种具有PN结的二极管。其结构上的特点是： 在PN结边界处具有陡峭的杂质分布区， 从而形成"自助电场"。由于PN结在正向偏压下， 以少数载流子导电， 并在PN结附近具有电荷存贮效应， 使其反向电流需要经历一个"存贮时间"后才能降至最小值（反向饱和电流值）。阶跃恢复二极管的"自助电场"缩短了存贮时间， 使反向电流快速截止， 并产生丰富的谐波分量。利用这些谐波分量可设计出梳状频谱发生电路。快速关断（阶跃恢复）二极管用于脉冲和高次谐波电路中。

15、肖特基二极管 （Schottky Barrier Diode）

它是具有肖特基特性的"金属半导体结"的二极管。其正向起始电压较低。其金属层除材料外， 还可以采用金、钼、镍、钛等材料。其半导体材料采用硅或砷化镓， 多为N型半导体。这种器件是由多数载流子导电的， 所以， 其反向饱和电流较以少数载流子导电的PN结大得多。由于肖特基二极管中少数载流子的存贮效应甚微， 所以其频率响仅为RC时间常数限制， 因而， 它是高频和快速开关的理想器件。其工作频率可达100GHz。并且， MIS（金属－绝缘体－半导体）肖特基二极管可以用来制作太阳能电池或发光二极管。

可作为续流二极管， 在开关电源的电感中和继电器等感性负载中起续流作用。

16、阻尼二极管

阻尼二极管多用在高频电压电路中， 具有较高的反向工作电压和峰值电流， 正向压降小， 高频高压整流二极管， 用在电视机行扫描电路作阻尼和升压整流用。常用的阻尼二极管有2CN1、2CN2、BSBS44等。

17、瞬变电压抑制二极管

TVP管， 对电路进行快速过压保护， 分双极型和单极型两种， 按峰值功率（500W－5000W）和电压（8.2V～200V）分类。

18、双基极二极管（单结晶体管）

两个基极， 一个发射极的三端负阻器件， 用于张驰振荡电路， 定时电压读出电路中， 它具有频率易调、温度稳定性好等优点。

19、发光二极管

用磷化镓、磷砷化镓材料制成， 体积小， 正向驱动发光。工作电压低， 工作电流小， 发光均匀、寿命长、可发红、黄、绿、蓝单色光。随着技术的进步， 近 来 研制成了白光高亮二极管， 形成了LED照明这一新兴产业。 还用于VCD、DVD、计算器等显示器上。

20、硅功率开关二极管

硅功率开关二极管具有高速导通与截止的能力。它主要用于大功率开关或稳压电路、直流变换器、高速电机调速及在驱动电路中作高频整流及续流箝拉, 具有恢复特性软、过载能力强的优点、广泛用于计算机、雷达电源、步进电机调速等方面。

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