3.3　晶体二极管及应用

3.3.1　晶体二极管简介

（1）二极管的结构及引脚极性识别

在PN结的两端各引出一个电极就构成了半导体二极管。由P区引出的电极称为阳极或正极，由P区引出的电极称为阴极或负极。

二极管的引脚极性标记有：直标法（即在外壳上标出“”符号）；色环标记法（银白色色环端表示负极），色点标记法（色点端表示正极）；大功率二极管引脚带螺纹的一端是负极；贴片二极管在负极端用一条灰杠表示，如图3-22所示。

（2）单向导电特性

二极管加正向电压导通，加反向电压截止。单向导电性就是二极管的最重要特性。

（3）二极管的最主要参数

①最大整流电流　是指二极管长时间工作时允许通过的最大正向平均直流电流值。

②最高反向工作电压　是指二极管正常使用时所允许加的最高反向工作电压。

③反向电流　是指二极管加上最高反向工作电压时的反向电流值。

（4）几种特殊二极管

①稳压二极管　稳压二极管正常工作时处于反向击穿区，且在外加反向电压撤除后又能恢复正常。稳压二极管工作在反向击穿区时，电流虽然在很大范围内变化，但稳压管两端的电压变化很小，所以能起稳压作用。如果稳压管的反向电流超过允许值，将会因过热而损坏，所以与稳压管串联的限流电阻要适当，才能起稳压作用。稳压管除用于稳压外，还可用于限幅、欠压或过压保护、报警等。

②光电二极管　光电二极管用于将光信号转变为电信号输出，正常工作时处于反向工作状态，没有光照射时反向电流很小，有光照射时就形成较大的光电流。

③发光二极管（LED）发光二极管用于将电信号转变为光信号输出，正常工作时处于正向导通状态，当有正向电流通过时，电子与空穴直接复合而发出光。

3.3.2　二极管质量检测

（1）普通二极管的检测

①极性判定　将万用表拨到R×1k电阻挡，用万用表的红、黑表笔分别接触二极管的两个管脚，测其正反向电阻，其中，测得阻值最小的那一次的黑表笔接触的就是二极管的正极，红表笔接触的就是二极管的负极，只需两次完成，如图3-23所示。

②单向导电性的检测　通过测量正、反向电阻，可以检查二极管的单向导电性。一般情况下，二极管的正、反向电阻值相差越悬殊，说明它的单向导电性越好。在正常情况下，二极管的反向电阻比正向电阻大几百倍。也就是说，正向电阻越小越好，反向电阻越大越好。选择万用表的R×1k挡分别测出正、反向电阻，对照表3-10即可判断二极管单向导电性的好坏。

注：表中规定的只是大致范围。实际上正、反向电阻不仅与被测管有关，还与万用表的型号有关。硅二极管正向电阻为几百至几千欧姆，锗二极管约为100Ω～1kΩ。

（2）光敏二极管的检测

①好坏检测　用黑纸或黑布遮住光敏二极管的光信号接收窗口，然后用万用表R×1k挡测量光敏二极管的正、反向电阻值。正常时，正向电阻值在10～20kΩ之间，反向电阻值为∞（无穷大），如图3-24（a）所示。若测得正、反向电阻值均很小或均为无穷大，则是该光敏二极管漏电或开路损坏。

②光敏特性检测　去掉黑纸或黑布，使光敏二极管的光信号接收窗口对准光源，然后观察其正、反向电阻值的变化。正常时，正、反向电阻值均应变小，阻值变化越大，说明该光敏二极管的灵敏度越高，如图3-24（b）所示。

3.3.3　二极管单相整流滤波电路

（1）二极管整流的基本原理

将交变电流换成单方向脉动电流的过程，叫做整流。完成这种功能的电路叫整流电路，又叫整流器。

利用二极管的单向导电性，把大小和方向随时间变化的交流电变换成只有大小变化的单向脉动直流电，这就是二极管整流的基本原理。

（2）整流桥

整流桥是由两个或四个二极管组成的整流器件。整流桥有半桥和全桥两种，半桥又有正半桥和负半桥两种。

全桥由四只二极管组成，有4个引出脚。“～”或者“AC”引脚为交流输入端。两只二极管负极的连接点是全桥直流输出端的正极，符号为“+”，两只二极管正极的连接点是全桥直流输出端的负极，符号为“-”，如图3-25所示。

半桥由两只二极管组成，有3个引出脚。一个正半桥和一个负半桥就可以组成一个全桥。

（3）二极管整流电路的类型

常用的二极管整流电路有半波整流和全波整流两种类型。

①半波整流的结果，只有一个方向的电流通过负载，即负载上只能得到半个周期的电压和电流，所以叫半波整流。

②全波整流的结果，有两个同一方向的电流都通过负载，使负载上能得到一个完整周期的电压和电流，所以叫全波整流。变压器中心抽头式全波整流电路和桥式整流电路都属于全波整流电路的范畴。

二极管单相整流电路的性能比较见表3-11。

（4）滤波电路

滤波电路的作用：将脉动的直流电压或电流，变成较平滑的直流电压或电流。

滤波原理：利用电抗元件（L和C）的储能作用，滤除整流后单向脉动电压或电流中的交流成分，使直流电压或电流中的脉动成分减少。

常用滤波电路性能比较，见表3-12。