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二极管原理和作用

发布于2022-12-02 09:29 68 2 标签:二极管

  1.PN结的形成

  当P型半导体(含有大量的正电荷)和N型半导体(含有大量的电子)结合在一起时,P型半导体中的正电荷向N型半导体中扩散,N型半导体中的电子向P型半导体中扩散,于是在P型半导体和N型半导体中间就形成一个特殊的薄层,这个薄层称为PN结。该过程如图5-33所示。


PN结的形成


  图 5-33 PN结的形成

  从含有PN结的P型半导体和N型半导体两端各引出一个电极并封装起来就构成了二极管。与P型半导体连接的电极称为正极(或阳极),用“ ”或“A”表示,与N型半导体连接的电极称为负极(或阴极),用“-”或“K”表示。

  2.二极管结构、图形符号和外形

  二极管内部结构、图形符号和实物外形如图5-34所示。

极管内部结构、图形符号和实物外形

  3.二极管的性质

  下面通过分析图5-35中所示的两个电路来详细介绍二极管的性质。

  在图5-35a所示电路中,当闭合开关S后,发现灯泡会发光,表明有电流流过二极管,二极管导通;而在图5-35b所示电路中,当开关S闭合后灯泡不亮,说明无电流流过二极管,二极管不导通。通过观察这两个电路中二极管的接法可以发现:在图5-35a所示电路中,二极管的正极通过开关S与电源的正极连接,负极通过灯泡与电源负极相连;在图5-35b所示电路中,二极管的负极通过开关S与电源的正极连接,正极通过灯泡与电源负极相连。

  由此可以得出这样的结论:当二极管正极与电源正极连接,负极与电源负极相连时,二极管能导通,反之二极管不能导通。二极管这种单方向导通的性质称为二极管的单向导电性。

  4.二极管的极性判别

  二极管引脚有正、负之分,在电路中乱接轻则不能正常工作,重则会损坏二极管。二极管极性判别可采用下面一些方法。

  (1)根据标注或外形判断极性

  为了让人们更易区分出二极管正、负极,有些二极管会在表面标注一定的标志来指示,有些特殊的二极管从外形也可看出正、负极。图5-36所示左上方的二极管表面标有二极管符号,其中三角形端对应的电极为正极,另一端为负极;左下方的二极管标有白色圆环的一端为负极;右方的二极管金属螺栓为负极,另一端为正极。

  (2)用指针万用表判断极性

  对于没有标注极性或无明显外形特征的二极管,可用指针万用表的欧姆档来判断极性。万用表拨至Rx100Ω或Rx1kΩ档,测量二极管两个引脚之间的阻值,正、反各测一次,会出现阻值一大一小,以阻值小的一次为准,黑表笔接的为二极管的正极,红表笔接的为二极管的负极,如图5-37所示。

  (3)用数字万用表判断极性

  数字万用表与指针万用表一样也有欧姆档,但由于两者测量原理不同,数字万用表欧姆档无法判断二极管的正、负极(因为测量正、反向电阻时阻值都显示无穷大符号“1”),不过数字万用表有一个二极管专用测量档,可以用该档来判断其极性。用数字万用表判断二极管极性如图5-38所示。

  图5-38用数字万用表判断二极管的极性

  在检测判断时,将数字万用表拨至“一一”档(二极管测量专“用档),然后红、黑表笔分别接被测二极管的两极,正、反各测一次,测量会出现一次显示“1”,如图5-38a所示,另一次显示100-800的数字,如图5-38b所示,以显示100~800数字的那次测量为准,红表笔接的为二极管的正极,黑表笔接的为二极管的负极。

  在图5-38所示测量中,显示“1”表示二极管未导通,显示“585”表示二极管已导通,并且二极管当前的导通电压为585mV(即0.585V)。

  5.二极管常见的故障及检测

  二极管常见故障有开路、短路和性能不良

  在检测二极管时,万用表拨至Rx1kΩ档,测量二极管的正、反向电阻,测量方法与极性判断相同,可参见图5-37。正常锗材料二极管正向阻值在1kΩ左右,反向阻值在500kΩ以上;正常硅材料二极管正向电阻在1~10kΩ,反向电阻为无穷大(不同型号万用表测量值略有差距)。也就是说,正常二极管的正向电阻小、反向电阻很大。

  若测得二极管正、反电阻均为0,说明二极管短路;若测得二极管正、反向电阻均为无穷大,说明二极管开路;若测得正、反向电阻差距小(即正向电阻偏大,反向电阻偏小),说明二极管性能不良。

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