半导体二极管的选用

  通常小功率锗二极管的正向电阻值为300～500Ω，硅管为1kΩ或更大些。锗管反向电阻为几十千欧，硅管反向电阻在500kΩ以上(大功率二极管的数值要大得多)。正反向电阻差值越大越好。

  点接触二极管的工作频率高，不能承受较高的电压和通过较大的电流，多用于检波、小电流整流或高频开关电路。面接触二极管的工作电流和能承受的功率都较大，但适用的频率较低，多用于整流、稳压、低频开关电路等方面。

  选用整流二极管时，既要考虑正向电压，也要考虑反向饱和电流和最大反向电压。选用检波二极管时，要求工作频率高，正向电阻小，以保证较高的工作效率，特性曲线要好，避免引起过大的失真。

利用二极管单向导电的特性，常用二极管作整流器，把交流电变为直流电，即只让交流电的正半周(或负半周)通过，再用电容器滤波形成平滑的直流。事实上好多电器的电源部分都是这样的。二极管也用来做检波器，把高频信号中的有用信号“检出来”，老式收音机中会有一个“检波二极管”，一般用2AP9型锗管。

  二极管的类型也有好几种，对于电子制作来说，常常用到以下的二极管： 用于稳压的稳压二极管，用于数字电路的开关二极管，用于调谐的变容二极管，以及光电二极管等，最常看见的是发光二极管。

发光二极管在日常生活电器中无处不在，它能够发光，有红色、绿色和黄色等，有直径为3mm或5mm圆形的，也有规格为2×5mm长方形的。与普通二极管一样，发光二极管也是由半导体材料制成的，也具有单向导电的性质，即只有极性正确才能发光。

  发光二极管的发光颜色一般和它本身的颜色相同，但是近年来出现了透明的发光管，它也能发出红黄绿等颜色的光，只有通电了才能知道。 辨别发光二极管正负极的方法，有实验法和目测法。实验法就是通电看看能不能发光，若不能就是极性接错或是发光管损坏。

  注意发光二极管是一种电流型器件，虽然在它的两端直接接上3V的电压后能够发光，但容易损坏，在实际使用中一定要串接限流电阻，工作电流根据型号不同一般为1mA到30mA。另外，由于发光二极管的导通电压一般为1.7V以上，所以一节1.5V的电池不能点亮发光二极管。同样，一般万用表的R×1挡到R×1k挡均不能测试发光二极管，而R×10k挡由于使用15V的电池，能把有的发光管点亮。

  用眼睛来观察发光二极管，可以发现内部的两个电极一大一小。一般来说，电极较小、个头较矮的一个是发光二极管的正极，电极较大的一个是它的负极。若是新买来脚较长的一个是正极。

发光二极管的伏安特性   发光二极管的伏安特性与普通二极管类似，但它的正向压降较大，并在正向压降达到一定值时发光。发光颜色和构成PN结的材料有关，通常有红、黄、绿、蓝和紫等颜色。发光亮度近似和工作电流密度成正比，但掺杂ZnO和GaP的发光二极管，其发光亮度随电流密度的增加会很快趋向饱和。另外，随结温的升高，LED的发光亮度将会减弱。

  由于发光二极管的响应时间(光信号对电信号的延迟时间)一般小于100ns，故直流信号、交流信号或脉冲信号均可作为它的驱动信号。

  国产LED器件用FG × 1 × 2 × 3 × 4 × 5 × 6命名，其中×1表示材料，×1取值1，2，3分别对应LED的材料为GaAsP，GaAsAl和GaP。×2表示发光颜色，×2取1~6时表示发光颜色为红、橙、黄、绿、蓝和复色，× 3表示封装形式。× 4表示外形，取0 ~ 6各整数时，分别指发光二极管的外形为圆形、长方形、符号形、三角形、正方形、组合形和特殊形。× 5 × 6为序号。

使用发光二极管时，若用电压源驱动，则应在电路中串接限流电阻，以防止LED中电流过大而损坏。用交流信号驱动时，为防止LED被反向击穿，可在两端反极性并连整流二极管。几种红色发光二极管的参数见表B313。

光敏二极管又称光电二极管，目前使用最多的是光电二极管。它有四种类型：PN结型，PIN结型，雪崩型和肖特基结型。以下简介PN结型光敏二极管。

  PN结型光敏二极管同普通二极管一样，也是PN结构造，只是结面积较大，结深较浅，管壳上有光窗，从而使人射光容易注入PN结的耗尽区中进行光电转换，大的结面积增加了有效光面积，提高了光电转换效率。

  在无光照射时，光敏二极管的伏安特性和普通二极管一样，此时的反向饱和电流叫暗电流，一般在几微安到几百微安之间，其值随反向偏压的增大和环境温度的升高而增大。在检测弱光电信号时，必须考虑用暗电流小的管子。  

  在有光照时，光敏二极管在一定的反偏电压范围内(UR≥5V)，其反向电流将随光照强度(10-3～103 lx范围内)的增加而线性增加，这时的反向电流又叫光电流。因此，对应一定的光照强度，光敏二极管相当于一个恒流源。在有光照而无外加电压时，光敏二极管相当于一个电池，P区为正，N区为负。

  光敏二极管有一定光谱响应范围，并对某波长的光有最高的响应灵敏度(峰值波长)。因此，为获取最大的光电流，应选择光谱响应特性符合待测光谱的光敏二极管，同时加大照度和调整入射的角度。

  光敏二极管的响应时间，一般小于几百微秒，主要取决于结电容和外部电路电阻的乘积。表B316列出了几种光敏二极管的参数，其中灵敏度指输入给定波长的单位功率时，光敏二极管能输出的光电流值。

稳压二极管工作原理 

一、稳压二极管原理及特性 

一般三极管都是正向导通，反向截止；加在二极管上的反向电压如果超过二极管的承受能力，二极管就要击穿损毁。但是有一种二极管，它的正向特性与普通二极管相同，而反向特性却比较特殊：当反向电压加到一定程度时，虽然管子呈现击穿状态，通过较大电流，却不损毁，并且这种现象的重复性很好；只要管子处在击穿状态，尽管流过管子的电在变化很大， 而管子两端的电压却变化极小起到稳压作用。这种特殊的二极管叫稳压管。 

稳压管的型号有2CW、2DW 等系列，它的电路符号如图5－17所示。 

稳压管的稳压特性，可用图5一18所示伏安特性 曲线很清楚地表示出来。 

稳压管是利用反向击多区的稳压特性进行工作的，因此，稳压管在电路中要反向连接。稳压管的反向击穿电压称为稳定电压，不同类型稳压管的稳定电压也不一

样，某一型号的稳压管的稳压值固定在口定范围。例 如：2CW11的稳压值是3.2伏到4．5伏，其中某一只管子的稳压值可能是3．5伏，另一只管子则可能是4，2伏。 

在实际应用中，如果选择不到稳压值符合需要的稳压管，可以选用稳压值较低的稳压管，然后串联几只硅二极管“枕垫”，把稳定电压提高到所需数值。这是利用硅二极管的正向压降为0．6～0．7伏的特点来进行稳压的。因此，二极管在电路中必须正向连接，这是与稳压管不同的。 

  稳压管稳压性能的好坏，可以用它的动态电阻r来 表示： 

  显然，对于同样的电流变化量ΔI，稳压管两端的电压变化量ΔU越小，动态电阻越小，稳压管性能就越好。 

  稳压管的动态电阻是随工作电流变化的，工作电流越大，动态电阻越小。因此，为使稳压效果好，工作电流要选得合适。工作电流选得大些，可以减小动态电阻，但不能超过管子的最大允许电流（或最大耗散功率）。 各种型号管子的工作电流和最大允许电流，可以从手册中查到。 

  稳压管的稳定性能受温度影响，当温度变化时，它的稳定电压也要发生变化，常用稳定电压的温度系数来表示，这种性能例如2CW19型稳压管的稳定电压Uw= 12伏，温度系数为0.095%℃ ，说明温度每升高1℃，其稳定电压升高11.4毫伏。为提高电路的稳定性能，往往采用适当的温度补偿措施。在稳定性能要求很高时，需使用具有温度补偿的稳 压，如2DW7A、2DW7W、2DW7C 等。 二、稳压二极管稳压电路图 

  由硅稳压管组成的简单稳压电路如图5- l9（a）所示。硅稳压管DW与负载Rfz，并联，R1为限流电阻。 

这 个电路是怎样进行稳压的呢？ 

若电网电压升高，整流电路的输出电压Usr也随之升高，引起负载电压Usc 升高。由于稳压管DW与负载Rfz并联，Usc 只要有根少一点增长，就会使流过稳压管的电流急剧增加，使得I1也增大，限流电阻R1上的电压降增大，从而抵消了Usr的升高，保持负载电压Usc 基本不变。反之，若电网电压降低，引起Usr下降，造成Usc 也下降，则稳压管中的电流急剧减小，使得I1减小，R1上的压降也减小，从而抵消了Usr的下降，保持负载电压Usc 基本不变。 

若Usr不变而负载电流增加，则R1上的压降增加，造成负载电压Usc 下降。Usc只要下降一点点，稳压管中的电流就迅速减小，使R1上的压降再减小下来，从而保持R1上的压降基本不变，使负载电压Usc 得以稳定。 

  综上所述可以看出，稳压管起着电流的自动调节作用，而限流电阻起着电压调整作用。稳压管的动态电阻越小，限流电阻越大，输出电压的稳定性越好。