半导体二极管主要是依靠PN结而工作的。与PN结不可分割的点接触型和肖特基型,也被列入一般的二极管的范围内。包括这两种型号在内,根据PN结构造面的特点,把晶体二极管分类如下:
根据构造分类
⒈点接触型二极管
点接触型二极管是在锗或硅材料的单晶片上压触一根金属针后,再通过电流法而形成的。因此,其PN结的静电容量小,适用于高频电路。但是,与面结型相比较,点接触型二极管正向特性和反向特性都差,因此,不能使用于大电流和整流。因为构造简单,所以价格便宜。对于小信号的检波、整流、调制、混频和限幅等一般用途而言,它是应用范围较广的类型。
⒉键型二极管
键型二极管是在锗或硅的单晶片上熔接金或银的细丝而形成的。其特性介于点接触型二极管和合金型二极管之间。与点接触型相比较,虽然键型二极管的PN结电容量稍有增加,但
发光二极管
正向特性特别优良。多作开关用,有时也被应用于检波和电源整流(不大于50mA)。在键型二极管中,熔接金丝的二极管有时被称金键型,熔接银丝的二极管有时被称为银键型。
⒊合金型二极管
在N型锗或硅的单晶片上,通过合金铟、铝等金属的方法制作PN结而形成的。正向电压降小,适于大电流整流。因其PN结反向时静电容量大,所以不适于高频检波和高频整流。
⒋扩散型二极管
在高温的P型杂质气体中,加热N型锗或硅的单晶片,使单晶片表面的一部变成P型,以此法PN结。因PN结正向电压降小,适用于大电流整流。最近,使用大电流整流器的主流已由硅合金型转移到硅扩散型。
⒌台面型二极管
PN结的制作方法虽然与扩散型相同,但是,只保留PN结及其必要的部分,把不必要的部分用腐蚀掉。其剩余的部分便呈现出台面形,因而得名。初期生产的台面型,是对半导体材料使用扩散法而制成的。因此,又把这种台面型称为扩散台面型。对于这一类型来说,似乎大电流整流用的产品型号很少,而小电流开关用的产品型号却很多。
⒍平面型二极管
在半导体单晶片(主要地是N型硅单晶片)上,扩散P型杂质,利用硅片表面氧化膜的屏蔽作用,在N型硅单晶片上仅选择性地扩散一部分而形成的PN结。因此,不需要为调整PN结面积的腐蚀作用。由于半导体表面被制作得平整,故而得名。并且,PN结合的表面,因被氧化膜覆盖,所以公认为是稳定性好和寿命长的类型。最初,对于被使用的半导体材料是采用外延法形成的,故又把平面型称为外延平面型。对平面型二极管而言,似乎使用于大电流整流用的型号很少,而作小电流开关用的型号则很多。
⒎合金扩散型二极管
它是合金型的一种。合金材料是容易被扩散的材料。把难以制作的材料通过巧妙地掺配杂质,就能与合金一起过扩散,以便在已经形成的PN结中获得杂质的恰当的浓度分布。此法适用于制造高灵敏度的变容二极管。
⒏外延型二极管
用外延面长的过程制造PN结而形成的二极管。制造时需要非常高超的技术。因能随意地控制杂质的不同浓度的分布,故适宜于制造高灵敏度的变容二极管。
根据用途分类
⒈检波用二极管
就原理而言,从输入信号中取出调制信号是检波,以整流电流的大小(100mA)作为界线通常把输出电流小于100mA的叫检波。锗材料点接触型、工作频率可达400MHz,正向压降小,结电容小,检波效率高,频率特性好,为2AP型。类似点触型那样检波用的二极管,除用于
一般二极管
检波外,还能够用于限幅、削波、调制、混频、开关等电路。也有为调频检波专用的特性一致性好的两只二极管组合件。
⒉整流用二极管
整流二极管的内部结构为一个PN结,外形封装有金属壳封、塑料封装和玻璃封装等多种形式。其管性大小随整流管的参数而异。整流二极管主要用于整流电路,利用二极管的单项导电性,将交流电变为直流电。由于整流管的正向电流较大,所以整流二极管多为面接触型的二极管,结面积大、结电容大,但工作频率低。2CP系列管壳用于小电流整流。
⑴最大整流电流
是指整流二极管长时间工作所允许通过的最大电流值。
⑵最高反向工作电压
它是指整流二极管两端的反向电压不能超过规定的电压所允许的值。如超过这个允许值,整流管就可能击穿。
⑶最大反向电流
它是指整流二极管在最高反向工作电压下工作时,允许通过整流管的反向电流。反向电流越小,说明整流二极管的单向导电性能越好。
⑷最高工作频率
它是指整流二极管能正常工作的最高频率,选用时,必须使二极管的工作频率低于此值;如高于此值,整流二极管的单向导电性受影响。
⒊限幅用二极管
大多数二极管能作为限幅使用。也有象保护仪表用和高频齐纳管那样的专用限幅二极管。为了使这些二极管具有特别强的限制尖锐振幅的作用,通常使用硅材料制造的二极管。也
二极管
有这样的组件出售:依据限制电压需要,把若干个必要的整流二极管串联起来形成一个整体。
⒋调制用二极管
通常指的是环形调制专用的二极管。就是正向特性一致性好的四个二极管的组合件。即使其它变容二极管也有调制用途,但它们通常是直接作为调频用。
⒌混频用二极管
使用二极管混频方式时,在500~10,000Hz的频率范围内,多采用肖特基型和点接触型二极管。
⒍放大用二极管
用二极管放大,大致有依靠隧道二极管和体效应二极管那样的负阻性器件的放大,以及用变容二极管的参量放大。因此,放大用二极管通常是指隧道二极管、体效应二极管和变容二极管。
⒎开关用二极管
开关二极管是利用二极管的单向导电性,在半导体PN结加上正向偏压后,在导通状态下,电阻很小(几十到几百欧);加上反向偏压后截止,其电阻很大(硅管在100M欧以上)。利用开关二极管的这一特性,在电路中起到控制电流通过或关断的作用,成为一个理想的电子开关。开关二极管的正向电阻很小,反向电阻很大,开关速度很快。
常用开关二极管可分为小功率和大功率管形。小功率开关二极管主要使用于电视机、收录机及其他电子设备的开关电路、检波电路高频高速脉冲整流电路等。主要型号有2AK系列(用于中速开关电路)、2CK系列(硅平面开关,适用于高速开关电路)等。合资生产的小功率开关管有1N4148、1N4152、1N4151等型号。打功率开关二极管主要用于各类大功率电源作续流、高频整流、桥式整流及其它开关电路。主要型号有2CK27系列、2CK29系列及FR系列开关二极管(采用国外标准生产的、型号相同)等。
主要参数:
⑴反向恢复时间
反映开关管特性好坏的一个参数。开关二极管的开关时间为开通时间和反向恢复时间的总和。开通时间是指开关二极管从截止至导通所需时间,开通时间很短,一般可以忽略;反向恢复时间是指导通至截止所用时间,反向恢复时间远大于开通时间。因此反向恢复时间为开关二极管主要参数。一般硅开关二极管的反向恢复时间小于3ns~10ns;锗开关二极管的反向恢复时间要长一些。
⑵反向击穿电压
是指在开关二极管两端的反向电压超过规定的值,使二极管可能击穿的电压。
⑶最高反向工作电压
是指加在开关管两端的反向电压不能超过规定的允许值。
⑷正向电流
是指开关二极管在正向工作电压下工作时,允许通过开
肖特基二极管
关管的正向电流。
⒏变容二极管
变容二极管使利用PN结空间电荷具有电容特性的原理制成的特殊二极管。变容二极管为反偏二极管,其结电容就是耗尽层的电容,一次可以近似把耗尽层看作为平行板电容,且导电板之间有介质。一般的二极管多数情况下,其结电容很小,不能有效利用。变容二极管的结构特殊,它具有相当大的内部电容量,并可像电容器一样地运用于电子电路中。
主要参数:
⑴最高反向电压:指在变容二极管两端的反向电压不能超过的允许值
⑵反向击穿电压
在施加反向电压的情况下使变容二极管击穿的电压。击穿电压决定了器件的最高反向工作电压和最小电容容量值。
⑶结电容
指在一特定反向偏压下,变容二极管内部PN结的电容。
⑷结电容变化范围
指反向电压从零伏变化到某一值时,结电容变化的范围。
⑸品质因数(Q值)
电容储存的能量与损耗的能量之比值为该电容器的品质因数Q。变容而后跟具有内部电容,同样具有一定的Q值。并且大多数变容二极管具有很高的Q值。由于变容管的电容量与反偏压成反向变化,Q值就随着反向偏置电压的增加二增加。