二极管的简要论述

摘 要：当今社会半导体器件几乎无所不能，无处不在。小到人们日常生活中的充电器、收音机、录音机和电视机，大到实验室仪器、工业生产及国防设备、计算机、机器人、宇宙飞船等，都离不开半导体器件。二极管又是电子技术研究领域的基础元件，可以毫不夸张地说，是半导体的发展奠定了现代电子技术的基础。

关键词：二极管；二极管的发展；种类；特性

1 二极管的发展史

1883年，伟大的科学家爱迪生（T.Edison）为寻找电灯泡最佳灯丝材料，曾做过一项小小的实验。他在真空电灯泡内部碳丝附近安装一小截铜丝（爱迪生最早发明的灯泡不是用钨丝制成的，而是用碳化棉线），希望铜丝能阻止碳丝蒸发，实验结果非他所想，但他意外的发现，在铜丝上产生了微弱的电流，这种现象称之为“爱迪生效应”。1884年，一位叫弗莱明的英国发明家，远涉重洋，拜会了他慕名已久的爱迪生，会见过程中爱迪生再次展示了爱迪生效应。由于当时技术条件的限制，不论是爱迪生，还是弗莱明，都对这一效应百思不得其解，不知道利用这一效应能做些什么。

直到1904年弗莱明通过大量实验发现灯泡里的电子就能够实现单向流动，这就是世界上的第一只电子管，弗莱明把它命名为二极管。但是真空二极管体积大，耗电多，而且性能不稳定。1949年美国的物理学家肖克莱建立了PN结理论，为半导体器件奠定了科学基础。此后随着半导体材料和工艺技术的发展，半导体二极管也就问世了。

2 二极管的基础知识

二极管又称晶体二极管。它的内部由一个PN结构成，外部引出两个电极，P区引出是正极，又叫阳极，N区引出的是负极，又叫阴极，然后封装在一个管壳内（如图1所示）。根据半导体的材料和掺杂浓度以及应用场合不同，二极管的种类也繁多。

如图2所示二极管的图形符号，其文字符号为V，箭头方向为PN结正向电流方向。二极管具有单向导电特性，它在许多的电路中起着重要的作用，应用非常广泛。其中在各类收音机中起检波作用的是检波二极管；在电路中将交流电转换成直流电的是整流二极管；在显示屏、广告灯箱中的是发光二极管；用在各种逻辑电路中的是开关二极管等多种二极管的类型。

3 二极管的伏安特性

二极管的电压、电流特性曲线是指加到二极管两端的电压和流过二极管的电流两者之间的关系的曲线。硅二极管典型伏安特性曲线如图3所示。

3.1 正向特性

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。但外加正向电压很小二极管存在“死区”仍不导通，导通前的电压称为“死区电压”（锗管约为0.2V，硅管约为0.5V）。正向电压大于“死区电压”以后，二极管才能真正导通。此时，锗管的正向压降为0.3V，硅管为0.7V。

3.2 反向特性

将二极管的正极接在低电位端，负极接在高电位端，这种连接方式称为反向偏置。

3.2.1 反向截止区

当二极管加反向电压时，二极管中几乎没有电流流过，即使反向电压增加，反向电流也基本不变，二极管处于截止状态。通常硅管的反向电流是几微安到几十微安，锗管则可达到几百微安。

3.2.2 反向击穿区

当加在二极管上的反向电压超过某一数值时，反向电流会突然增大，这种现象称为反向击穿。实际应用中，普通二极管所加反向电压不允许高于击穿电压，否则会因电流过大而损坏二极管，稳压二极管除外，它是工作在反向击穿区的一类特殊二极管，经常在电路中起过压保护的作用。

4 二极管的主要参数

4.1 最大整流电流IFM

是指二极管长时间正常工作时，允许通过的最大正向平均电流。它的大小与二极管的构造和散热条件有关，实际工作中，流过二极管的实际电流应小于IFM，否则二极管会因过热而损坏。

4.2 最高反向工作电压URM

指二极管两端允许加的反向电压的峰值。其值为反向击穿电压的一半。加在二极管两端的反向电压不可超过此值。

4.3 最高工作频率fm

指保证二极管正常工作的最高频率。一般小电流二极管的fm高达几百兆欧，而大电流整流管的fm仅几千赫兹。

5 二极管的识别

在电子线路的装配过程中，为避免因元件接反或损坏造成电路出现异常，要对使用的二极管进行极性的判别，并检查质量好坏。根据二极管的单向导电性，可选择万用表的电阻档对其进行检测。

5.1 二极管的好坏判断

选用万用表的转换开关打到电阻档（一般选用RX100或Rx1K档位），对调红黑表笔，分别测出二极管的正反向电阻，并记录阻值，如表1：

5.2 二极管的正负极判断

上述检测中，如果二极管性能良好，则测量阻值小的一次，红表笔所接为负极，黑表笔接的是二极管的正极。

6 结束语

二极管作为半导体器件的主要元件，在各类电子线路中起到重要作用，同时，半导体器件的出现为世界科技进步的飞速发展做出了卓越贡献。因此，在各类职业院校和高校中，都将半导体二极管的教学纳入教学计划当中。