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整流二極管

一種用于將交流電轉變為直流電的半導體器件。通常它包含一個PN結，有陽極和陰極兩個端子。其結構如圖1所示。P區的載流子是空穴,N區的載流子是電子，在P區和N區間形成一定的位壘。外加使P區相對N區為正的電壓時，位壘降低，位壘兩側附近產生儲存載流子，能通過大電流，具有低的電壓降（典型值為0.7V）,稱為正向導通狀態。若加相反的電壓,使位壘增加，可承受高的反向電壓，流過很小的反向電流（稱反向漏電流），稱為反向阻斷狀態。整流二極管具有明顯的單向導電性。整流二極管可用半導體鍺或硅等材料制造。硅整流二極管的擊穿電壓高，反向漏電流小，高溫性能良好。通常高壓大功率整流二極管都用高純單晶硅制造(摻雜較多時容易反向擊穿）。這種器件的結面積較大，能通過較大電流（可達上千安），但工作頻率不高，一般在幾十千赫以下。整流二極管主要用于各種低頻半波整流電路，如需達到全波整流需連成整流橋使用。

   選用

1N4001

整流二極管一般為平面型硅二極管，用于各種電源整流電路中。

選用整流二極管時，主要應考慮其最大整流電流、最大反向工作電流、截止頻率及反向恢復時間等參數。

普通串聯穩壓電源電路中使用的整流二極管，對截止頻率的反向恢復時間要求不高，只要根據電路的要求選擇最大整流電流和最大反向工作電流符合要求的整流二極管即可。例如，1N系列、2CZ系列、RLR系列等。

開關穩壓電源的整流電路及脈沖整流電路中使用的整流二極管，應選用工作頻率較高、反向恢復時間較短的整流二極管（例如RU系列、EU系列、V系列、1SR系列等）或選擇快恢復二極管。還有一種肖特基整流二極管。

3特性

整流二極管是利用PN結的單向導電特性，把交流電變成脈動直流電。整流二極管流電流較大,多數采用面接觸性料封裝的二極管。整流二極管的外形如圖1所示，另外，整流二極管的參數除前面介紹的幾個外，還有最大整流電流，是指整流二極管長時間的工作所允許通過的最大電流值。它是整流二極管的主要參數，是選項用整流二極管的主要依據。

4常用參數

（1）最大平均整流電流IF：指二極管長期工作時允許通過的最大正向平均電流。該電流由PN結的結面積和散熱條件決定。使用時應注意通過二極管的平均電流不能大于此值，并要滿足散熱條件。例如1N4000系列二極管的IF為1A。

（2）最高反向工作電壓VR：指二極管兩端允許施加的最大反向電壓。若大于此值，則反向電流(IR)劇增，二極管的單向導電性被破壞，從而引起反向擊穿。通常取反向擊穿電壓(VB)的一半作為(VR)。例如1N4001的VR為50V，1N4002-1n4006分別為100V、200V、400V、600V和800V，1N4007的VR為1000V

（3）最大反向電流IR：它是二極管在最高反向工作電壓下允許流過的反向電流，此參數反映了二極管單向導電性能的好壞。因此這個電流值越小，表明二極管質量越好。

（4）擊穿電壓VB：指二極管反向伏安特性曲線急劇彎曲點的電壓值。反向為軟特性時，則指給定反向漏電流條件下的電壓值。

（5）最高工作頻率fm：它是二極管在正常情況下的最高工作頻率。主要由PN結的結電容及擴散電容決定，若工作頻率超過fm，則二極管的單向導電性能將不能很好地體現。例如1N4000系列二極管的fm為3kHz。

（6）反向恢復時間trr：指在規定的負載、正向電流及最大反向瞬態電壓下的反向恢復時間。

（7）零偏壓電容CO：指二極管兩端電壓為零時，擴散電容及結電容的容量之和。值得注意的是，由于制造工藝的限制，即使同一型號的二極管其參數的離散性也很大。手冊中給出的參數往往是一個范圍，若測試條件改變，則相應的參數也會發生變化，例如在25°C時測得1N5200系列硅塑封整流二極管的IR小于10uA，而在100°C時IR則變為小于500uA。

二極管的判別及參數

  1.簡述

  半導體是一種具有特殊性質的物質，它不像導體一樣能夠完全導電，又不像絕緣體那樣不能導電，它介于兩者之間，所以稱為半導體。半導體最重要的兩種元素是硅(讀“guī”)和鍺(讀“zhě”)。我們常聽說的美國硅谷，就是因為那里有好多家半導體廠商。

  二極管應該算是半導體器件家族中的元老了。很久以前，人們熱衷于裝配一種礦石收音機來收聽無線電廣播，這種礦石后來就被做成了晶體二極管。  

  二極管最明顯的性質就是它的單向導電特性，就是說電流只能從一邊過去，卻不能從另一邊過來(從正極流向負極)。我們用萬用表來對常見的1N4001型硅整流二極管進行測量，紅表筆接二極管的負極，黑表筆接二極管的正極時，表針會動，說明它能夠導電；然后將黑表筆接二極管負極，紅表筆接二極管正極，這時萬用表的表針根本不動或者只偏轉一點點，說明導電不良(萬用表里面，黑表筆接的是內部電池的正極)。

常見的幾種二極管中有玻璃封裝的、塑料封裝的和金屬封裝的等幾種。像它的名字，二極管有兩個電極，并且分為正負極，一般把極性標示在二極管的外殼上。大多數用一個不同顏色的環來表示負極，有的直接標上“—”號。大功率二極管多采用金屬封裝，并且有個螺母以便固定在散熱器上。

半導體二極管的極性判別及選用

  (1) 半導體二極管的極性判別

  一般情況下，二極管有色點的一端為正極，如2AP1～2AP7，2AP11～2AP17等。如果是透明玻璃殼二極管，可直接看出極性，即內部連觸絲的一頭是正極，連半導體片的一頭是負極。塑封二極管有圓環標志的是負極，如IN4000系列。

  無標記的二極管，則可用萬用表電阻擋來判別正、負極，萬用表電阻擋示意圖見圖T304。

  根據二極管正向電阻小，反向電阻大的特點，將萬用表撥到電阻擋(一般用R×100或R×1k擋。不要用R×1或R×10k擋，因為R×1擋使用的電流太大，容易燒壞管子，而R×10k擋使用的電壓太高，可能擊穿管子)。用表筆分別與二極管的兩極相接，測出兩個阻值。在所測得阻值較小的一次，與黑表筆相接的一端為二極管的正極。同理，在所測得較大阻值的一次，與黑表筆相接的一端為二極管的負極。如果測得的正、反向電阻均很小，說明管子內部短路；若正、反向電阻均很大，則說明管子內部開路。在這兩種情況下，管子就不能使用了。

半導體二極管的選用

  通常小功率鍺二極管的正向電阻值為300～500Ω，硅管為1kΩ或更大些。鍺管反向電阻為幾十千歐，硅管反向電阻在500kΩ以上(大功率二極管的數值要大得多)。正反向電阻差值越大越好。

  點接觸二極管的工作頻率高，不能承受較高的電壓和通過較大的電流，多用于檢波、小電流整流或高頻開關電路。面接觸二極管的工作電流和能承受的功率都較大，但適用的頻率較低，多用于整流、穩壓、低頻開關電路等方面。

  選用整流二極管時，既要考慮正向電壓，也要考慮反向飽和電流和最大反向電壓。選用檢波二極管時，要求工作頻率高，正向電阻小，以保證較高的工作效率，特性曲線要好，避免引起過大的失真。

利用二極管單向導電的特性，常用二極管作整流器，把交流電變為直流電，即只讓交流電的正半周(或負半周)通過，再用電容器濾波形成平滑的直流。事實上好多電器的電源部分都是這樣的。二極管也用來做檢波器，把高頻信號中的有用信號“檢出來”，老式收音機中會有一個“檢波二極管”，一般用2AP9型鍺管。

  二極管的類型也有好幾種，對于電子制作來說，常常用到以下的二極管： 用于穩壓的穩壓二極管，用于數字電路的開關二極管，用于調諧的變容二極管，以及光電二極管等，最常看見的是發光二極管。