半导体二极管的检测方法的介绍

二极管的测试

1.半导体二极管的基本结构和类型

PN 结两端各引出一个电极并加上管壳,就形成了半导体二极管。 PN 结的P型半导体一端引出的电极称为阳极,PN 结的N 型半导体一端引出的电极称为阴极。 半导体二极管按结构不同可分为点接触型、面接触型和平面型,如图3.5 所示。

点接触型半导体二极管由一根金属丝与半导体表面相接触,经过特殊工艺,在接触点上形成PN 结,作出引线,加上管壳封装而成。 点接触型二极管的PN 结面积小,高频性能好,适用于高频检波电路、开关电路。

面接触型半导体二极管,它的PN 结是用合金法工艺制作而成的。 面接触型二极管的PN结面积大,可通过较大的电流,一般用于低频整流电路中。

平面型半导体二极管,它的PN 结是用扩散法工艺制作的。 平面型二极管常用硅平面开关管,其PN 结面积较大时,适用于大功率整流;其PN 结面积较小时,适用于脉冲数字电路中做开关管使用。

图3.5　点接触型(左)面接触型(中)平面型二极管(右)

2.半导体二极管的伏安特性

二极管的核心是PN 结,它的特性就是PN 结的特性——单向导电性。 常用伏安特性曲线来描述二极管的单向导电性。 如图3.6 所示,横坐标代表电压,纵坐标代表电流。

图3.6　二极管的伏安特性曲线

(1)正向特性(外加正向电压)

正向特性即二极管正向偏置时的电压与电流的关系。二极管两端加正向电压较小时,正向电压产生的外电场不足以使多子形成扩散运动,这时的二极管实际上还没有很好地导通,通常称为“死区”,二极管相当于一个极大的电阻,正向电流很小。

当正向电压超过一定值后,内电场被大大削弱,多子在外电场的作用下形成扩散运动,这时正向电流随正向电压的增大迅速增大,二极管导通。 该电压称为门槛电压(也称阈值电压),用Vth表示。 在室温下,硅管的Vth约为0.5 V,锗管的Vth约为0.1 V。

二极管一旦导通后,随着正向电压的微小增加,正向电流会有极大增加,此时二极管呈现的电阻很小,可认为二极管具有恒压特性。 二极管的正向导通压降硅管为0.6 ~0.8 V(通常取0.7 V),锗管为0.2 ~0.3 V(通常取0.2 V)。

(2)反向特性(外加反向电压)

反向特性即二极管反向偏置时的电压与电流的关系。 反向电压加强了内电场对多子扩散的阻碍,多子几乎不能形成电流,但是少子在电场的作用下漂移,形成很小的漂移电流,且与反向电压的大小基本无关。 此时的反向电流称为反向饱和电流,二极管呈现很高的反向电阻,处于截止状态。

(3)反向击穿特性

反向电压增加到一定数值时,反向电流急剧增大,这种现象称为二极管的反向击穿。 此时对应的电压称为反向击穿电压,用VBR表示。 实际应用中,应该对反向击穿后的电流加以限制,以免损坏二极管。

3.主要参数

开启电压Uon:使二极管开始导通的临界电压称为开启电压Uon。(www.xing528.com)

反向电流:当二极管所加反向电压的数值足够大时,产生反向电流为IS。

最大整流电流IF:指二极管长期工作,允许通过的最大直流电流。

最高反向工作电压UR:指二极管正常使用允许加的最高反向电压。

4.普通二极管的识别及检测

①目视法判断半导体二极管的极性:一般在实物的电路图中可以通过眼睛直接看出半导体二极管的正负极。 在实物中如果看到一端有颜色标示的是负极,另外一端是正极。

②用万用表判断半导体二极管的极性:通常选用万用表的欧姆挡(R×100 或R×1k),用万用表的两表笔分别接到二极管的两个极上,当二极管导通,测的阻值较小(一般几十Ω 至几kΩ 之间),这时黑表笔接的是二极管的正极,红表笔接的是二极管的负极。 当测的阻值很大(一般为几百Ω 至几kΩ 之间),这时黑表笔接的是二极管的负极,红表笔接的是二极管的正极。

测试注意事项:用数字式万用表测二极管时,红表笔接二极管的正极,黑表笔接二极管的负极,测得的阻值才是二极管的正向导通阻值,这与指针式万用表的表笔接法刚好相反。

5.稳压二极管的识别及检测

(1)正负极识别

从外形上看,金属封装稳压二极管管体的正极一端为平面形,负极一端为半圆面形。 塑封稳压二极管管体上印有彩色标记的一端为负极,另一端为正极。 对标志不清楚的稳压二极管,也可以用万用表判别其极性,测量的方法与普通二极管相同,即用万用表的欧姆挡的R ×1k 挡,将两表笔分别接稳压二极管的两个电极,测出一个结果后,再对调两表笔进行测量。 在两次测量结果中,阻值较小那一次,则表明黑表笔接的是稳压二极管的正极,红表笔接的是稳压二极管的负极。 这里指的是指针式万用表。

(2)色环稳压二极管识别

色环稳压二极管国内产品很少见,大多数来自国外,尤其以日本产品居多。 一般色环稳压二极管都标有型号及参数,详细资料可在元件手册上查到。 而色环稳压二极管体积小、功率小、稳压值大多在10 V 以内,极易击穿损坏的特点。 色环稳压二极管的外观与色环电阻十分相似,因而很容易弄错。 色环稳压二极管上的色环代表两个含义:一是代表数字,二是代表小数点位数[通常色环稳压二极管都是取一位小数,用棕色表示。 也可理解为倍率,即: ×10(的-1 次方),具体颜色对应的数字同色环电阻]。

由于小功率稳压二极管体积小,在管子上标注型号较困难,所以一些国外产品采用色环来表示它的标称稳定电压值。 如同色环电阻一样,环的颜色有棕、红、橙、黄、绿、蓝、紫、灰、白、黑,它们分别用来表示数值1、2、3、4、5、6、7、8、9、0。

有的稳压二极管上仅有2 道色环,而有的却有3 道。 最靠近负极的为第1 环,后面依次为第2 环和第3 环。 仅有2 道色环的标称稳定电压为两位数,即“ × × V”(几十几伏)。 第1环表示电压十位上的数值,第2 环表示个位上的数值。 如:第1、2 环颜色依次为红、黄,则为24 V。

有3 道色环,且第2、3 两道色环颜色相同的。 标称稳定电压为一位整数且带有一位小数,即“ ×. × V”(几点几伏)。 第1 环表示电压个位上的数值,第2、3 两道色环(颜色相同)共同表示十分位(小数点后第一位)的数值。 如:第1、2、3 环颜色依次为灰、红、红,则为8.2 V。

有3 道色环,且第2、3 两道色环颜色不同的。 标称稳定电压为两位整数并带有一位小数,即“ × ×. × V”(几十几点几伏)。 第1 环表示电压十位上的数值,第2 环表示个位上的数值,第3 环表示十分位(小数点后第一位)的数值。 不过这种情况较少见,如:棕、黑、黄(10.4 V)和棕、黑、灰(10.8 V)常用稳压二极管的型号对照表(注:后面的二极管型号是以1 开头的,如1N4728,1N4729 等)。

6.光电二极管的检测

(1)电阻测量法

用万用表欧姆挡的R×1k 挡。 光电二极管正向电阻为10 MΩ 左右。 在无光照情况下,反向电阻为∞时,表明管子是好的(反向电阻不是∞时,说明漏电流大);有光照时,反向电阻随光照强度增加而减小,阻值可达到几kΩ 或1 kΩ 以下,则表示管子是好的;若反向电阻都是∞或为零,则说明管子是坏的。

(2)电压测量法

用万用表1 V 挡。 用红表笔接光电二极管“ +”极,黑表笔接“ -”极,在光照下,其电压与光照强度成比例,一般可达0.2 ~0.4 V。

(3)短路电流测量法

选用万用表50 μA 挡,用红表笔接光电二极管“ +”极,黑表笔接“ -”极,在白炽灯下(不能用日光灯),随着光照增强,其电流增加,则说明光电二极管是好的,短路电流可达数十至数百μA。 在实际工作中,有时需要区别是红外发光二极管,还是红外光电二极管(或者是光电三极管)。 其方法是:若管子都是透明树脂封装,则可以从管芯安装外来区别。 红外发光二极管管芯下有一个浅盘,而光电二极管和光电三极管则没有;若管子尺寸过小或黑色树脂封装的,则可用万用表(置1k 挡)来测量电阻。 用手捏住光电二极管(不让其受光照),正向电阻为20 ~40 kΩ,而反向电阻大于200 kΩ 的是红外发光二极管;正反向电阻都接近∞的是光电三极管;正向电阻在10 kΩ 左右,反向电阻接近∞的是光电二极管。