二极管的结构原理及导通特性测试方法

1.二极管的结构和种类

二极管是由一个PN结加上电极引线与外壳制成。由P区引出的电极称为正极或阳极，由N区引出的电极称为负极或阴极。二极管是电子电路中的基本半导体器件。

二极管的种类很多：按材料分为硅二极管、锗二极管、砷化镓二极管等；按结构分，有点接触型二极管和面接触型二极管；按用途分，有整流二极管、检波二极管、变容二极管、稳压二极管、开关二极管、发光二极管、光敏二极管等。常见二极管的外形如图2-27所示。

图2-27 常见二极管的外形

普通二极管的文字符号用字母“VD”或“D”表示，常用二极管的结构与图形符号如图2-28所示。

图2-28 二极管的结构与图形符号

a）二极管的结构 b）图形符号

2.二极管的基本特性

二极管的基本特性是具有单向导电性，即当二极管所加的正向电压超过死区电压时（一般来说硅二极管的死区电压约为0.5V，锗二极管的死区电压约为0.1V），二极管导通；当二极管加反向电压时，二极管截止。

典型的硅二极管的结构原理及特性如图2-29所示。

图2-29 二极管的结构原理及特性

a）PN结 b）正向加电 c）反向加电 d）二极管特性曲线 e）锗、硅二极管的正向特性

图2-29a为PN结的耗尽层。

图2-29b为PN结正向加电，耗尽层变薄，二极管导通。

图2-29c为PN结反向加电，耗尽层变厚，为截止状态，反向电流很小，而且在一定范围内，反向电流基本恒定，与反向电压的高低无关，此电流称为反向饱和电流。

图2-29d为二极管总的伏安特性曲线，当反向电压超过某一值时，反向电流将突然增大，二极管失去了单向导电性，这种现象称为反向击穿，此时的反向电压称为反向击穿电压。一般二极管在反向击穿后将因反向电流过大而损坏。二极管正向电压很低时并不导通，称为死区电压，二极管的正向电压超过死区电压后，正向电流增长很快，而电压的变化极小，此电压称为导通电压。

图2-29e为锗、硅两种材料的二极管的死区电压（硅二极管约为0.5V，锗二极管约为0.1V）和导通电压（硅二极管约为0.6～0.7V，锗二极管约为0.2～0.3V）。

3.二极管的主要参数

（1）最大整流电流I_FM。最大整流电流是指二极管长时间使用时，允许流过的最大正向平均电流。使用时通过二极管的平均电流要小于这个电流，否则，电流过大，PN结过热而使二极管烧坏。点接触型二极管的最大整流电流在几十毫安以下，而专门为整流电路设计的整流二极管的最大整流电流可达几安。(www.xing528.com)

（2）最高反向工作电压U_RM。为确保二极管安全使用所允许施加的最大反向电压。一般给出的最高反向工作电压为击穿电压的1/2～2/3。点接触型二极管的最高反向工作电压一般为数十伏，面接触型二极管的最高反向工作电压可达数百伏。

（3）反向饱和电流I_R。当二极管加最高反向工作电压时的反向电流。此值越小，说明二极管的单向导电性越好。

4.二极管检测

电子技术人员常用手中的万用表检测二极管，用指针式和数字式万用表测试二极管的方法如图2-30所示。

两种万用表的测试方法都是在先测试二极管正向导通电压前提下，再对照测试反向截止特性。

过去曾从电阻特性角度，把二极管的单向导电性误说成正向电阻越小越好。现在，按二极管导通电压特性，用万用表LV刻度来确认PN结好坏并区分半导体材料。

对于没有LV、LI两个刻度的旧式万用表，可用直流刻度代替电阻挡的LV、LI辅助刻度，计算原理如图2-31所示。

测量直流电压、电流的刻度为等分的50小格，以左端为0，指针向右偏转的格数n代表LI；以右端为0，向左到指针偏转的位置，即剩余的格数50-n代表LV。这样就可以利用直流刻度读取PN结的正向导通压降。

图2-30 二极管的检测

a）用指针式万用表正向检测 b）用指针式万用表反向检测

图2-30 二极管的检测（续）

c）数字式万用表检测

图2-31 电阻挡的LV、LI辅助刻度原理

电阻刻度与直流分度的关系

是指针式万用表上的欧姆定律。