• 1 二極管的基本結構
• 2 點接觸型二極管
• 3 面接觸二極管
• 4 二極管的伏安特性
• 5 二極管的主要參數
• 6 半導體二極管的溫度特性
• 7 半導體二極管的型號
• 8 普通二極管的檢測

二極管的基本結構

二極管是由一個PN結構成的半導體器件，即將一個PN結加一兩條電極引線做成管芯，并用管殼封裝而成。P型區的引出線稱為正極或陽極，N型區的引出線稱為負極或陰極，如圖1所示。

圖1 二極管的結構及符號

普通二極管有硅管或鍺管兩種，它們的正向導通電壓（PN結電壓）差別較大，鍺管為0.2～0.3V，硅管為0.6～0.7V。

點接觸型二極管

點接觸型二極管（如圖2所示）是由一根很細的金屬觸絲(如三價元素鋁)和一塊半導體(如鍺)的表面接觸，然后在正方向通過很大的瞬時電流，使觸絲和半導體牢固地熔接在一起，三價金屬與鍺結合構成PN結，并做出相應的電極引線，外加管殼密封而成。金屬絲為正極，半導體薄片為負極。

由于點接觸型二極管金屬絲很細，形成的PN結面積很小，所以極間電容很小，同時，也不能承受高的反向電壓和大的電流。這種類型的管子適于做高頻檢波和脈沖數字電路里的開關元件，也可用來作小電流整流。如2APl是點接觸型鍺二極管，最大整流電流為16mA，最高工作頻率為15OMHz。

面接觸二極管

面接觸二極管（如圖3所示）是利用擴散、多用合金及外延等摻雜方法，實現P型半導體和N型半導體直接接觸而形成PN結的。

面接觸二極管PN結的接觸面積大，可以通過較大的電流，適用于大電流整流電路或在脈沖數字電路中作開關管。因其結電容相對較大，故只能在較低的頻率下工作，在集成電路中可作電容用。如2CPl為面接觸型硅二極管，最大整流電流為40OmA，最高工作頻率只有3kHz。

部分二極管實物如圖4所示。

圖4 部分二極管的實物圖

二極管的伏安特性

圖5 二極管的伏安特性曲線

半導體二極管最重要的特性是單向導電性。即當外加正向電壓時，它呈現的電阻（正向電阻）比較小，通過的電流比較大，當外加反向電壓時，它呈現的電阻（反向電阻）很大，通過的電流很小（通常可以忽略不計）。反映二極管的電流隨電壓變化的關系曲線，叫做二極管的伏安特性，如圖5所示。

（1）正向特性

當外加正向電壓時，隨著電壓U的逐漸增加，電流I也增加。但在開始的一段，由于外加電壓很低。外電場不能克服PN結的內電場，半導體中的多數載流子不能順利通過阻擋層，所以這時的正向電流極小（該段所對應的電壓稱為死區電壓，硅管的死區電壓約為0～0.5伏，鍺管的死區電壓約為0～0.2伏）。當外加電壓超過死區電壓以后，外電場強于PN結的內電場，多數載流子大量通過阻擋層，使正向電流隨電壓很快增長。

即：當V＞0，二極管處于正向特性區域。正向區又分為兩段：

當0＜V＜Vth時，正向電流為零，Vth稱為死區電壓或開啟電壓。

當V＞Vth時，開始出現正向電流，并按指數規律增長。

（2）反向特性

當外加反向電壓時，所加的反向電壓加強了內電場對多數載流子的阻擋，所以二極管中幾乎沒有電流通過。但是這時的外電場能促使少數載流子漂移，所以少數載流子形成很小的反向電流。由于少數載流子數量有限，只要加不大的反向電壓就可以使全部少數載流子越過PN結而形成反向飽和電流，繼續升高反向電壓時反向電流幾乎不再增大。當反向電壓增大到某一值（曲線中的D點）以后，反向電流會突然增大，這種現象叫反向擊穿，這時二極管失去單向導電性。所以一般二極管在電路中工作時，其反向電壓任何時候都必須小于其反向擊穿時的電壓。

即：當V＜0時，二極管處于反向特性區域。反向區也分兩個區域：

當VBR＜V＜0時，反向電流很小，且基本不隨反向電壓的變化而變化，此時的反向電流也稱反向飽和電流IS。

當V≥VBR時，反向電流急劇增加，VBR稱為反向擊穿電壓。

在反向區，硅二極管和鍺二極管的特性有所不同。硅二極管的反向擊穿特性比較硬、比較陡，反向飽和電流也很小；鍺二極管的反向擊穿特性比較軟，過渡比較圓滑，反向飽和電流較大。從擊穿的機理上看，硅二極管若|VBR|≥7 V時，主要是雪崩擊穿；若VBR≤4 V則主要是齊納擊穿，當在4 V～7 V之間兩種擊穿都有，有可能獲得零溫度系數點。

二極管的主要參數

半導體二極管的參數包括最大整流電流IF、反向擊穿電壓VBR、最大反向工作電壓VRM、反向電流IR、最高工作頻率fmax和結電容Cj等。幾個主要的參數介紹如下：

1、最大整流電流IF：是指管子長期運行時，允許通過的最大正向平均電流。因為電流通過PN結要引起管子發熱，電流太大，發熱量超過限度，就會使PN結燒壞。例如2APl最大整流電流為16mA。

2、反向擊穿電壓VBR：指管子反向擊穿時的電壓值。擊穿時，反向電流劇增，二極管的單向導電性被破壞，甚至因過熱而燒壞。一般手冊上給出的最高反向工作電壓約為擊穿電壓的一半，以確保管子安全運行。例如2APl最高反向工作電壓規定為2OV， 而反向擊穿電壓實際上大于40V。

3、反向電流IR：指管子末擊穿時的反向電流， 其值愈小，則管子的單向導電性愈好。由于溫度增加，反向電流會急劇增加，所以在使用二極管時要注意溫度的影響。

4、正向壓降VD：在規定的正向電流下，二極管的正向電壓降。小電流硅二極管的正向壓降在中等電流水平下，約0.6～0.8V；鍺二極管約0.2～0.3V。

5、動態電阻rd：反映了二極管正向特性曲線斜率的倒數。顯然，rd與工作電流的大小有關，即：rd=△VD/△ID。

6、極間電容CJ：二極管的極間電容包括勢壘電容和擴散電容，在高頻運用時必須考慮結電容的影響。二極管不同的工作狀態，其極間電容產生的影響效果也不同。

二極管的參數是正確使用二極管的依據，一般半導體器件手冊中都給出不同型號管子參數。使用時，應特別注意不要超過最大整流電流和最高反向工作電壓，否則將容易損壞管子。

半導體二極管的溫度特性?

溫度對二極管的性能有較大的影響，溫度升高時，反向電流將呈指數規律增加，如硅二極管溫度每增加8℃，反向電流將約增加一倍；鍺二極管溫度每增加12℃，反向電流大約增加一倍。另外，溫度升高時，二極管的正向壓降將減小，每增加1℃，正向壓降VD大約減小2 mV，即具有負的溫度系數。這些可以從圖01.13所示二極管的伏安特性曲線上看出。

圖6 溫度對二極管伏安特性曲線的影響

半導體二極管的型號

國家標準對半導體器件型號的命名舉例如下：

用數字代表同類型器件的不同型號用字母代表器件的類型，P代表普通管用字母代表器件的材料，A代表N型Ge.B代表P型Ge，C代表N型Si，D代表P型Si 2代表二極管，3代表三極管.

普通二極管的檢測

普通二極管（包括檢波二極管、整流二極管、阻尼二極管、開關二極管、續流二極管）是由一個PN結構成的半導體器件，具有單向導電特性。通過用萬用表檢測其正、反向電阻值，可以判別出二極管的電極，還可估測出二極管是否損壞。

（1）極性的判別

將萬用表置于R×100檔或R×1k檔，兩表筆分別接二極管的兩個電極，測出一個結果后，對調兩表筆，再測出一個結果。兩次測量的結果中，有一次測量出的阻值較大（為反向電阻），一次測量出的阻值較小（為正向電阻）。在阻值較小的一次測量中，黑表筆接的是二極管的正極，紅表筆接的是二極管的負極。

（2）單負導電性能的檢測及好壞的判斷

通常，鍺材料二極管的正向電阻值為1kΩ左右，反向電阻值為300左右。硅材料二極管的電阻值為5kΩ左右，反向電阻值為（無窮大）。正向電阻越小越好，反向電阻越大越好。正、反向電阻值相差越懸殊，說明二極管的單向導電特性越好。

若測得二極管的正、反向電阻值均接近0或阻值較小，則說明該二極管內部已擊穿短路或漏電損壞。若測得二極管的正、反向電阻值均為無窮大，則說明該二極管已開路損壞。

（3）反向擊穿電壓的檢測

二極管反向擊穿電壓（耐壓值）可以用晶體管直流參數測試表測量。其方法是：測量二極管時，應將測試表的“NPN/PNP”選擇鍵設置為NPN狀態，再將被測二極管的正極接測試表的“C”插孔內，負極插入測試表的“e”插孔，然后按下“V（BR）”鍵，測試表即可指示出二極管的反向擊穿電壓值。

也可用兆歐表和萬用表來測量二極管的反向擊穿電壓、測量時被測二極管的負極與兆歐表的正極相接，將二極管的正極與兆歐表的負極相連，同時用萬用表（置于合適的直流電壓檔）監測二極管兩端的電壓。如圖7所示，搖動兆歐表手柄（應由慢逐漸加快），待二極管兩端電壓穩定而不再上升時，此電壓值即是二極管的反向擊穿電壓。