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半導體二極體

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半導體二極體按材料分有鍺、硅或砷化鎵;按結構分有點接觸、pn結、pin、肖特基勢壘、異質結;按原理分有隧道、變容、雪崩和階躍恢復等。主要用於檢波、混頻、參量放大、開關、穩壓、整流等。光通信發展后,出現發光、光電、雪崩光電、pin光電、半導體激光等二極體。

1 半導體二極體 -簡介

  半導體二極體
  二極體的伏安特性 陽極:由P區引出的電極為陽極。
  陰極:由N區引出的電極為陰極。
  點接觸型二極體,通過的電流小,結電容小,適用於高頻電路和開關電路。
  面接觸型二極體,結面積大,電流大,結電容大,適用於低頻整流電路。
  平面型二極體,結面積較大時可以通過較大電流,適用於大功率整流,結面積較小時,可作為數字電路中的開關管。
  開啟電壓Uon :使二極體開始導通的臨界電壓稱為開啟電壓Uon。
  反向電流:當二極體所加反向電壓的數值足夠大時,產生反向電流為IS。
  在環境溫度升高時,二極體的正向特性曲線將左移,反向特性曲線下。如圖所示。
  溫度每升高1°C,正向壓降減小2~2.5mV;溫度每升高10°C,反向電流約增大一倍。
  結論:二極體對溫度很敏感。

2 半導體二極體 -分類

  按材料分有鍺、硅或砷化鎵;按結構分有點接觸、pn結、pin、肖特基勢壘、異質結;按原理分有隧道、變容、雪崩和階躍恢復等。主要用於檢波、混頻、參量放大、開關、穩壓、整流等。光通信發展后,出現發光、光電、雪崩光電、pin光電、半導體激光等二極體。

3 半導體二極體 -二極體的主要參數

  ★最大整流電流IF:指二極體長期工作,允許通過的最大直流電流。
  ★最高反向工作電壓UR:指二極體正常使用允許加的最高反向電壓。
  穩壓管:穩壓二極體是一種硅材料製成的面接觸型晶體二極體。當穩壓管外加反向電壓的數值大到一定程度時則擊穿。

4 半導體二極體 -穩壓管的主要參數

  ★穩定電壓UZ:UZ是在規定電流下穩壓管的反向擊穿電壓。
  ★穩定電流IZ: IZ是穩壓管工作在穩壓狀態時的參考電流。只要不超過穩壓管的額定功率,電流愈大,穩壓效果愈好。
  ★額定功耗PZM:PZM等於穩壓管的穩定電壓UZ與最大穩定電流IZM的乘積。穩壓管超過此值時,會因結溫升高而損壞。
  ★動態電阻rZ:rZ為穩壓管工作在穩壓區時,穩壓管電壓的變化量與電流變化量之比,即 。rZ愈小,電流變化時UZ的變化愈小,穩壓性能愈好。
  ★溫度係數 : 表示溫度每變化1°C穩壓值的變化量,即 = 。
  限流電阻:穩壓管電路中必須串聯一個電阻來限制電流,從而保證穩壓管正常工作,故稱這個電阻為限流電阻。

5 半導體二極體 -其它類型二極體

  ★發光二極體
  發光二極體具有單嚮導電性。只有當外加的正向電壓使得正向電流足夠大時才發光,正向電流愈大,發光愈強。
發光二極體
★光電二極體
  光電二極體是遠紅外線接收管,是一種光能與電能進行轉換的器件。
  光電二極體的工作原理:它是利用PN結外加反向電壓時,在光線照射下,改變反向電流和反向電阻,當沒有光照射時,反向電流很小,反向電阻很大;當有光照射時,反向電阻減小,反向電流加大。
  暗電流:光電二極體在無光照射時的反向電流稱為暗電流。
  明電流:有光照射時的電流稱為明電流。
光電二極體

6 半導體二極體 -二極體參數符號解釋

  半導體二極體參數符號解釋
  CT---勢壘電容
  Cj---結(極間)電容, 表示在二極體兩端加規定偏壓下,鍺檢波二極體的總電容
  Cjv---偏壓結電容
  Co---零偏壓電容
  CJO---零偏壓結電容
  Cjo/Cjn---結電容變化
  Cs---管殼電容或封裝電容
  Ct---總電容
  CTV---電壓溫度係數。在測試電流下,穩定電壓的相對變化與環境溫度的絕對變化之比
  CTC---電容溫度係數
  Cvn---標稱電容
  IF---正向直流電流(正向測試電流)。鍺檢波二極體在規定的正向電壓VF下,通過極間的電流;硅整流 管、硅堆在規定的使用條件下,在正弦半波中允許連續通過的最大工作電流(平均值),硅開關二極體在額定功率下允許通過的最大正向直流電流;測穩壓二極體正向電參數時給定的電流
  IF(AV)---正向平均電流
  IFM(IM)---正向峰值電流(正向最大電流)。在額定功率下,允許通過二極體的最大正向脈衝電流。發光二極體極限電流。
  IH---恆定電流、維持電流。
  Ii--- 發光二極體起輝電流
  IFRM---正向重複峰值電流
  IFSM---正向不重複峰值電流(浪涌電流)
  Io---整流電流。在特定線路中規定頻率和規定電壓條件下所通過的工作電流
  IF(ov)---正向過載電流
  IL---光電流或穩流二極體極限電流
  ID---暗電流
  IB2---單結晶體管中的基極調製電流
  IEM---發射極峰值電流
  IEB10---雙基極單結晶體管中發射極與第一基極間反向電流
  IEB20---雙基極單結晶體管中發射極向電流
  ICM---最大輸出平均電流
  IFMP---正向脈衝電流
  IP---峰點電流
  IV---谷點電流
  IGT---晶閘管控制極觸發電流
  IGD---晶閘管控制極不觸發電流
  IGFM---控制極正向峰值電流
  IR(AV)---反向平均電流
  IR(In)---反向直流電流(反向漏電流)。在測反向特性時,給定的反向電流;硅堆在正弦半波電阻性負載電路中,加反向電壓規定值時,所通過的電流;硅開關二極體兩端加反向工作電壓VR時所通過的電流;穩壓二極體在反向電壓下,產生的漏電流;整流管在正弦半波最高反向工作電壓下的漏電流。
  IRM---反向峰值電流
  IRR---晶閘管反向重複平均電流
  IDR---晶閘管斷態平均重複電流
  IRRM---反向重複峰值電流
  IRSM---反向不重複峰值電流(反向浪涌電流)
  Irp---反向恢複電流
  Iz---穩定電壓電流(反向測試電流)。測試反向電參數時,給定的反向電流
  Izk---穩壓管膝點電流
  IOM---最大正向(整流)電流。在規定條件下,能承受的正向最大瞬時電流;在電阻性負荷的正弦半波整流電路中允許連續通過鍺檢波二極體的最大工作電流
  IZSM---穩壓二極體浪涌電流
  IZM---最大穩壓電流。在最大耗散功率下穩壓二極體允許通過的電流
  iF---正向總瞬時電流
  iR---反向總瞬時電流
  ir---反向恢複電流
  Iop---工作電流
  Is---穩流二極體穩定電流
  f---頻率
  n---電容變化指數;電容比
  Q---優值(品質因素)
  δvz---穩壓管電壓漂移
  di/dt---通態電流臨界上升率
  dv/dt---通態電壓臨界上升率
  PB---承受脈衝燒毀功率
  PFT(AV)---正嚮導通平均耗散功率
  PFTM---正向峰值耗散功率
  PFT---正嚮導通總瞬時耗散功率
  Pd---耗散功率
  PG---門極平均功率
  PGM---門極峰值功率
  PC---控制極平均功率或集電極耗散功率
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