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什么是温度系数?表征什么?

归档日期:07-30       文本归类:反向恢复      文章编辑:爱尚语录

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  晶体二极管是一个由p型半导体和n型半导体形成的p-n结,在其界面处两侧形成空间电荷层,并建有自建电场。当不存在外加电压时,由于p-n 结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。当外界有正向电压偏置时,外界电场和自建电场的互相抵消作用使载流子的扩散电流增加引起正向电流。当外界有反向电压偏置时,外界电场和自建电场进一步加强,形成在一定反向电压范围内与反向偏置电压值无关的反向饱和电流I0。当外加的反向电压高到一定程度时,p-n结空间电荷层中的电场强度达到临界值发生载流子的倍增效应,产生大量电子空穴对,从而产生数值很大的反向击穿电流,这称为二极管的击穿现象。

  二极管最重要的特性就是单方向导电性。在电路中,电流只能从二极管的正极流入,负极流出。下面介绍一下二极管的正向特性和反向特性。

  在电子电路中,将二极管的正极接在高电位端、负极接在低电位端,二极管就会导通,这种连接方式称为正向偏置。必须说明,当加在二极管两端的正向电压很小时,流过二极管的正向电流十分微弱,此时二极管仍然不能导通。只有当正向电压达到某一数值(这一数值称为“门槛电压”,锗管约为0.2V,硅管约为0.6V)以后,二极管才能真正导通。导通后二极管两端的电压基本上保持不变(锗管约为0.3V,硅管约为0.7V),此电压称为二极管的“正向压降”。

  在电子电路中,二极管的正极接在低电位端、负极接在高电位端,此时二极管中几乎没有电流流过,二极管处于截止状态,这种连接方式称为反向偏置。二极管处于反向偏置时,仍然会有微弱的反向电流流过二极管,称为反向漏电流。当二极管两端的反向电压增大到某一数值,反向电流会急剧增大,二极管将失去单方向导电特性,这种状态称为二极管的击穿。

  按材料分,有锗二极管、硅二极管、砷化镓二极管。它们虽然都由PN结构成,但由于材料不同,故性能也不尽相同。锗二极管的压降比硅二极管的压降小,锗管为0.15~0.3伏,硅管为0.6~0.7伏。锗二极管的反向饱和漏电流比硅二极管大,锗管一般为十到几百微安,而硅管在1微安以下。锗管耐高温性能远远不如硅管,锗管最高承受温度不超过100℃,而硅管可高达200℃。

  按照管芯结构可分为点接触型二极管、面接触型二极管及平面型二极管。点接触型二极管是用一根很细的金属丝压在光洁的半导体晶片表面,通以脉冲电流,使金属丝一端与晶片牢固地烧结在一起,形成一个“PN结”。由于是点接触,只允许通过较小的电流(不超过几十毫安),适用于高频小电流电路,如收音机的检波等。面接触型二极管的“PN结”面积较大,允许通过较大的正向电流(几安到几十安)和反向电压,性能较为稳定,主要用于把交流电变换成直流电的“整流”电路中。平面型二极管是一种特制的硅二极管,它不仅能通过较大的电流,而且性能稳定可靠,多用于开关、脉冲及高频电路中。

  二极管按用途不同,可分为检波二极管、整流二极管、稳压二极管、开关二极管等。

  (1)、整流二极管。整流二极管主要用于整流电路中。它是利用PN结的单向导电性把交流电转变成脉动直流电。一般,它用硅材料做成面结合型,因此其结电容较大,但是其频率范围较窄且低,在3KHz以下。

  (2)、稳压二极管。稳压二极管是一种齐纳二极管。当它反向击穿使反向电流突然增大时,管子两端的电压能基本保持不变。当反向电压小于击穿电压时,反向电流很小;当反向电压接近击穿电压时,反向电流急剧增大。当电流在较大范围内变化的过程中,管子两端的电压基本保持不变,从而起到稳定电压的作用。

  (3)、开关二极管。开关二极管利用了二极管的单向导电特性。在PN结加上正向电压后,其导通电阻很小;而加上反向电压后截止,其电阻很大。因此,在电路中起到控制电流接通或关断的作用。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。其中,开通时间是指开关二极管从截止到导通所需的时间;反向恢复时间是指导通到截止所需的时间。一般,开关二极管的开关速度是很快的,而其反向恢复时间又远远大于开通时间,故在规格书中给出的一般是反向恢复时间。硅开关二极管的反向恢复时间只有几个纳秒(ns),即10-9级秒;锗开关二极管的反向恢复时间要长一些,但也只有几百纳秒。开关二极管具有开、关速度快,体积小,可靠性强,使用寿命长等优点,可广泛应用于自动控制电路。

  (1)、最大整流电流Icm 。二极管长时间使用时允许通过PN结的最大正向电流值即为最大整流电流。使用时,通过二极管的最大电流不能超过此值,否则会使PN结的结温超过额定值(锗管为80℃,硅管为150℃)而烧毁。

  (2)、最高反向工作电压URM 。二极管正常工作时所能承受的最高反向电压值即为最高反向工作电压。如果实际工作电压的峰值超过此值,PN结中的反向电流将会剧增而使二极管烧毁。一般,反向工作电压为反向击穿电压的1/2或2/3。

  (3)、最大反向电流IRM 。最大反向电流是指在最高反向工作电压下所允许流过的反向电流。这个电流的大小,反映了二极管单向导电性能的好坏。最大反向电流越小,表明二极管的质量越好。

  (4)、最高工作频率。最高工作频率是指保证二极管正常工作的最高频率。如果通过二极管的电流的频率大于该值,二极管将不能起到应有的作用。

  (1)、稳定电压UZ 。稳定电压是指稳压管在正常工作条件下管子两端的电压。应注意,即使是同型号的稳压管,其稳定电压也是有一定差异的。例如5.1V 1/2W的稳压管UZ 在4.8~5.4伏之间。故在使用时,应根据稳压要求进行挑选。

  (2)、稳定电流IZ和最大稳定电流IZ(MAX) 。稳压管工作在稳定电压UZ 时的工作电流称稳定电流IZ 。管子稳定工作时,不得超过的电流称最大稳定电流IZ(MAX) 。例如5.1V 1W的IZ 为49毫安,IZ(MAX) 小于178毫安。

  (3)、电压温度系数αvz 。电压温度系数是指稳压管受温度变化影响的系数。稳压值高于6伏的稳压管具有正温度系数,即稳压值随温度升高略有上升;稳压值低于6伏的稳压管具有负温度系数,即稳压值随温度升高略有下降;而稳压值为6伏左右的稳压管的温度系数基本为零。

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