了解二极管技术：二极管外形特征、点接触型二极管

1.二极管外形特征

如图2-113所示是二极管实物图。

二极管共有两根引脚，通常两根引脚沿轴向伸出。常见的二极管体积不大，与一般电阻器相当。有的二极管外壳上会标出二极管的负极，有的还会标出二极管的电路符号。

2.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一根金属触丝后，再通过电流法而形成的，如图2-114是点接触型二极管结构示意图。

这种二极管PN结的静电容量小，适用于高频电路。

点接触型二极管与面结型相比较，正向特性和反向特性都差，因此不能使用于大电流和整流。

因为点接触型二极管构造简单，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二极管。

图2-113 示意图

图2-114 示意图

1）一般点接触型二极管。这种二极管通常被使用于检波和整流电路中，是正向和反向特性既不特别好，也不特别坏的中间产品。

例如：SD34、SD46、1N34A等属于这一类二极管。

2）高反向耐压点接触型二极管。它是最大峰值反向电压和最大直流反向电压很高的二极管，这种型号的二极管一般正向特性不太好或一般，它们用于高压电路的检波和整流。

在点接触型锗二极管中，有SD38、1N38A、OA81等。这种锗材料二极管，其耐压受到限制。要求更高时有硅合金和扩散型。

3）高反向电阻点接触型二极管。这种二极管正向电压特性和一般的二极管相同。虽然其反方向耐压也不是特别地高，但反向电流小，因此其特长是反向电阻高。

这种二极管用于高输入电阻的电路和高阻负荷电阻的电路中，锗材料高反向电阻型二极管有SD54、1N54A等。

4）高传导点接触型二极管。它与高反向电阻型二极管相反，其反向特性尽管很差，但是正向电阻足够小。

高传导点接触型二极管有SD56、1N56A等。高传导键型二极管能够得到更优良的特性。这类二极管，在负荷电阻特别低的情况下，整流效率较高。

3.台面型二极管

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，把不必要的部分用药品腐蚀掉，其剩余的部分便呈现出台面形，因而得名。这种台面型称为扩散台面型，如图2-115所示是台面型二极管结构示意图。

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。

4.平面型二极管

平面型二极管在半导体单晶片（主要是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，不需要调整PN结面积的药品的腐蚀作用。由于半导体表面被制作得平整，故而得名，如图2-116平面型二极管结构示意图。

在PN结合的表面，因为被氧化膜覆盖，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。

对于平面型二极管而言，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。

5.合金型二极管

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。

图2-115 示意图

图2-116 示意图

因为其PN结反向时静电容量大，所以不适于高频检波和高频整流。

6.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，但正向特性特别优良。

这种二极管多作开关用，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。

7.扩散型二极管

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分变成P型，以此法得PN结。

因为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。

8.合金扩散型二极管

合金扩散型二极管是合金型的一种。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。

合金扩散型二极管适用于制造高灵敏度的变容二极管。

9.外延型二极管

外延型二极管是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。

10.肖特基二极管（Schottky Barrier Diode）

如图2-117所示是肖特基二极管实物图。肖特基二极管基本原理是：在金属（例如铅）和半导体（N型硅片）的接触面上，用已形成的肖特基来阻挡反向电压。

肖特基与PN结的整流作用原理有根本性的差异。其耐压程度只有40V左右。其特长是：开关速度非常快，反向恢复时间特别地短。因此，能制作开关二极管和低压大电流整流二极管。

11.检波二极管

如图2-118所示几种检波二极管实物图，以工作电流的大小作为界线，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，如2AP型二极管。

这种二极管除用于检波外，还能够用于限幅、削波、调制、混频、开关等电路。

12.整流二极管

如图2-119是整流二极管实物图，通常将工作电流大于100mA的叫整流二极管。面结型二极管，工作频率低，最高反向电压从25～3000V分A～X共22挡。

图2-117 示意图

图2-118 示意图

图2-119 示意图

1）硅半导体整流二极管，如2CZ型。

2）硅桥式整流器，如QL型。

3）用于电视机高压硅堆，如工作频率近100kHz的2CLG型。

13.限幅二极管

大多数二极管能作为限幅使用。

有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。

还有组合型的限幅二极管，即根据限制电压需要，将多个整流二极管串联起来形成一个整体。

14.调制二极管

它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4个二极管的组合件。

变容二极管也有调制功能，但是变容二极管通常是作为调频用，即用于压控振荡器中。

15.混频二极管

使用二极管混频器时，频率范围为500～10000Hz，多采用肖特基型和点接触型二极管。

16.放大二极管

用二极管放大有两种：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。

17.开关二极管

如图2-120是开关二极管实物图。有小电流下（10mA）使用的逻辑运算和在数百毫安下使用的磁心激励用开关二极管。

小电流的开关二极管通常有点接触型和键型等，也有在高温下还可能工作的硅扩散型、台面型和平面型二极管。

开关二极管的特长是开关速度快。而肖特基型二极管的开关时间特短，因而是理想的开关二极管。

2AK型点接触为中速开关电路用，2CK型平面接触为高速开关电路用，用于开关、限幅、钳位或检波等电路。

肖特基（SBD）硅大电流开关二极管的优点是正向压降小，速度快、效率高。

18.变容二极管

如图2-121所示是变容二极管实物图。

用于自动频率控制（AFC）和调谐用的小功率二极管称变容二极管。变容二极管采用硅的扩散型二极管，也有采用合金扩散型、外延结合型、双重扩散型等特殊制作的二极管，因为这些二极管对于电压而言，其静电容量的变化率特别大。

19.频率倍增二极管

对二极管的频率倍增作用而言有两种：

图2-120 示意图

图2-121 示意图

图2-122 示意图

1）依靠变容二极管的频率倍增和依靠阶跃（即急变）二极管的频率倍增。

2）频率倍增用的变容二极管，它又称为可变电抗器。

阶跃二极管又被称为阶跃恢复二极管，从导通切换到关闭时的反向恢复时间短，其特点是急速地变成关闭的转移时间短。如果对阶跃二极管施加正弦波，那么，因为转移时间短，所以输出波形急骤地被夹断，故能产生很多高频谐波，实现频率倍增功能。

20.稳压二极管

如图2-122所示是稳压二极管实物图。

它为硅扩散型或合金型，是反向击穿特性曲线急骤变化的二极管，动态电阻RZ很小。

稳压二极管工作时的端电压（又称齐纳电压）从3V左右到150V，按每隔10%，能划分成许多等级。

在功率方面，也有从200mW至100W以上的产品。

主要有2CW型。将两个互补二极管反向串接以减少温度系数则为2DW型。

21.PIN型二极管（PIN Diode）

PIN管由三层半导体材料构成，即在P区和N区之间夹一层本征半导体（或低浓度杂质的半导体，是很厚的本征半导体层）构造的晶体二极管。PIN中的I是“本征”意义的英文略语。

当其工作频率超过100MHz时，由于少数载流子的存贮效应和“本征”层中的渡越时间效应，其二极管失去整流作用而变成阻抗元件，并且，其阻抗值随偏置电压而改变。

在零偏置或直流反向偏置时，“本征”区的阻抗很高。

在直流正向偏置时，由于载流子注入“本征”区，而使“本征”区呈现出低阻抗状态。因此，可以把PIN二极管作为可变阻抗元件使用。

PIN型二极管通常应用于高频开关（即微波开关）、移相、调制、限幅等电路中。(www.xing528.com)

PIN二极管主要应用于射频开关和射频可变电阻，工作频率可以高达50GHz。PIN二极管的射频电阻可以在直流偏置电压的控制下，从高阻抗的10kΩ变到低阻抗的小于1Ω。在射频电路中通常用作电子开关，如GSM手机中的双工器电子开关。

22.雪崩二极管（Avalanche Diode）

如图2-123所示是雪崩二极管（APD）实物图。它是在外加电压作用下可以产生高频振荡的晶体管。

产生高频振荡的工作原理是：利用雪崩击穿对晶体注入载流子，因载流子渡越晶片需要一定的时间，所以其电流滞后于电压，出现延迟时间，若适当地控制渡越时间，那么，在电流和电压关系上就会出现负阻效应，从而产生高频振荡。

雪崩二极管通常被应用于微波领域的振荡电路中。

23.江崎二极管（Tunnel Diode）

图2-123 示意图

它是以隧道效应电流为主要电流分量的晶体二极管，它又称为隧道二极管。

江崎二极管为双端子有源器件。其主要参数有峰谷电流比（IP/PV），其中，下标“P”代表“峰”；而下标“V”代表“谷”。

江崎二极管可以被应用于低噪声高频放大器及高频振荡器中（其工作频率可达毫米波段），也可以被应用于高速开关电路中。

24.快速关断（阶跃恢复）二极管（Step Recovary Diode）

它是一种具有PN结的二极管。

阶跃恢复二极管的“自助电场”缩短了存贮时间，使反向电流快速截止，并产生丰富的谐波分量。利用这些谐波分量可设计出梳状频谱发生电路。

图2-124 示意图

快速关断（阶跃恢复）二极管用于脉冲和高次谐波电路中。

25.阻尼二极管

如图2-124所示是阻尼二极管实物图，它具有较高的反向工作电压和峰值电流，正向压降小，高频高压整流二极管用在电视机行扫描电路，做阻尼和升压整流用。

主要应用于电视机行扫描中做阻尼和升压整流用，要求其承受较高的反向工作电压和峰值电流，且要求正向压降越小越好，因此它是一种特殊的高频高压整流二极管，也可看作是高反压开关二极管的一种。

图2-125 示意图

26.瞬变电压抑制二极管

如图2-125所示是瞬变电压抑制二极管实物图，它又称瞬态电压抑制二极管。它可以对电路进行快速过电压保护，分双极型和单极型两种，按峰值功率（500～5000W）和电压（8.2～200V）分类。

27.双基极二极管（单结晶体管）

如图2-126所示是双基极二极管（单结晶体管）实物图，它有两个基极，一个发射极的三端负阻器件，用于张驰振荡电路、定时电压读出电路中，它具有频率易调、温度稳定性好等优点。

28.发光二极管

如图2-127所示是发光二极管示意图，它是能发光的二极管，体积小，正向驱动发光，工作电压低，工作电流小，发光均匀、寿命长。

29.超高亮白色发光二极管

如图2-128所示是超高亮白色发光二极管实物图，由于白色发光二极管的低功耗、高效率显著特点，近几年快速发展，应用十分广泛，特别是应用前景无限宽广。

图2-126 示意图

图2-127 示意图

图2-128 示意图

与传统的照明灯相比，超高亮LED具有如下优点：

1）寿命长，可靠耐用，维护费用极为低廉，LED可连续使用105h，比普通白炽灯泡长100倍。

2）光谱几乎全部集中于可见光频段，其发光效率可达80%～90%，比节能灯还要节能1/4。

3）色彩鲜艳，光色单纯以12in的红色交通信号灯为例，它采用低光效的140W白炽灯作为光源，所产生的2000lm的白光经红色滤光片后，光损失90%，只剩下200lm的红光。而采用18个红色LED光源设计的灯中，包括电路损失在内，仅耗电14W，即可产生同样的光效。

4）点亮速度快。汽车信号灯是LED光源应用的一个重要领域，由于LED响应速度快（ns级），在汽车上安装高位LED刹车灯，可以减少汽车追尾事故的发生。

近年来高亮LED已经在汽车的近光灯中得到了应用，例如德国奥迪公司、意大利Fioravanti公司、美国福特公司等，高亮LED已用于前照灯的设计中。

30.快恢复和超快恢复二极管FRD（Fast Recovery Diode）

如图2-129所示是几种快恢复和超快恢复二极管实物图。

1）快恢复二极管是一种新型半导体器件，具有开关特性好，反向恢复时间短、正向电流大、体积小、安装简便等优点。

2）超快恢复二极管SRD（Superfast Recovery Diode）是在快恢复二极管基础上发展而成的，其反向恢复时间（trr）值已接近于肖特基二极管的指标。

3）快恢复二极管最主要特点是它的反向恢复时间在几百纳秒（ns）以下，超快恢复二极管甚至能达到几十纳秒。

图2-129 示意图

所谓反向恢复时间的定义是：电流通过零点由正向转换成反向，再由反向转换到规定低值的时间间隔。它是衡量高频续流及整流器件性能的重要技术指标。

它们可广泛用于开关电源、脉宽调制器（PWM）、不间断电源（UPS）、交流电动机变频调速（VVVF）、高频加热等装置中，作为高频、大电流的续流二极管或整流管。

31.恒流二极管CRD（Current Regulative Diode）

如图2-130所示是恒流二极管实物图，它属于两端结型场效应恒流器件。恒流二极管和恒流晶体管是近年来问世的半导体恒流器件，而恒流晶体管又是在恒流二极管的基础上发展而成的。

恒流二极管能在很宽的电压范围内输出恒定的电流，并具有很高的动态阻抗。它可用于稳定和限制电流，是一种能为电路提供持续电流的二极管，即使出现电源电压供应不稳定或是负载电阻变化很大的情况，都能确保电路电流稳定。

由于它的恒流性能好、价格较低、使用简便，主要应用在低功率方面，如恒流源、稳压源、放大器以及电子仪器的保护电路中，以及电话线路电路模块、PC板的某些电路中。

32.双向触发二极管

如图2-131所示是双向触发二极管实物图，双向触发二极管又称二端交流器件（Diode Alterna-ting-Current Switch，DIAC）或双向二极管，它与双向晶闸管同时间世。

双向触发二极管与压敏电阻有区别，压敏电阻的电阻变化很缓慢、线性的或者曲线形的，而双向触发二极管变化特别陡，等效电阻或是无穷大，或是接近为零。

由于双向触发二极管结构简单、价格低廉，所以常用来触发双向晶闸管，还可构成过电压保护电路等。

33.变阻二极管

如图2-132所示是变阻二极管实物图，它是利用PN结之间等效电阻可变的原理制成的半导体器件，主要应用于10～1000MHz高频电路或开关电源等电路中，做可调衰减器，起限幅、保护等作用。

普通二极管的PN结等效电阻随PN结正向偏置电压大小变化而变化，变阻二极管的这一等效电阻特性更加明显。

当二极管两端的正向偏压增高时，二极管的正向电流将增大，其等效内阻将减小。

当二极管两端的正向偏压降压时，二极管的正向电流也随之减小，其等效内阻将增大。

当二极管的外加偏置电压固定时，二极管的等效电阻会保持稳定。

图2-130 示意图

图2-131 示意图

图2-132 示意图

34.磁敏二极管

磁敏二极管是一种磁—电转换半导体器件，这种元件比霍尔元件的探测灵敏度高，且具有体积小、响应快、无触点、输出功率大及线性好的优点。

磁敏二极管可以在较弱的磁场作用下，产生较高的输出电压，并随着磁场方向的变化同步输出变化的正、负电压。

磁敏二极管在磁力探测、电流测量、无触点开关、位移测量、转速测量及无电刷直流电动机的自动控制等各种自动化设备上得到广泛的应用。

常用的磁敏二极管有2DCM系列和2ACM系列。

35.温敏二极管

在一定偏置电流下，温敏二极管PN结的压降是温度的函数，这个函数的曲线近似为直线。温度每升高1℃，温敏二极管PN结正向压降就下降2mV。

用于测温的温敏二极管，不宜使用锗材料制作，因为锗二极管的反向电流大、线性度差。用于制造温敏二极管的半导体材料大多选用硅及砷化镓材料。

36.精密二极管

精密二极管简称PD，它是一种具有稳定电压和稳定电流功能的高精度二极管，它工作温度适应范围较宽、线性好、稳定性非常高，主要应用于各种电子电路中，作为恒流源或恒压源。常用的精密二极管有HW系列（单管）、SHW系列（对管）和THW系列（带温控器）等。

37.补偿二极管

补偿二极管是一种具有良好的温度特性和稳压特性的半导体二极管，广泛应用于各种半导体收音机、音响系统和通信设备中，作为温度补偿及电源降压补偿。常用的补偿二极管有2CB系列等，2CB系列补偿二极管采用环氧树脂陶瓷圆片状封装。

38.光敏二极管

光敏二极管是由一个PN结构成的硅二极管，也具有单向导电特性。但是它与普通二极管不同的是，它是工作在反向偏置电压下。

光敏二极管的管芯没有光照时，电阻大，反向电流只有0.1A左右，称为暗电流。

在受到光线照射时，由于光激发，它们在反向电压作用下，形成较大的反向电流，称之为光电流，有光照时光敏二极管的电阻小。

光的强度越大，产生的光电流也越大，当在外电路接上负载时，光电流就在负载上产生电压降，光信号就转换成电信号。

39.桥堆

如图2-133所示是桥堆实物图，桥堆是整流二极管的组合器件，这一点可以从它们的结构中看出。在许多电源电路中使用桥堆构成整流电路。

图2-133 示意图

桥堆的外形有许多种。桥堆的体积大小不一，一般情况下整流电流大的桥堆其体积大。

全桥堆共有四根引脚，这四根引脚除标有“～”符号的两根引脚之间可以互换使用外，其他引脚之间不能互换使用。

桥堆的各引脚旁均有标记，但这些标记不一定是标在桥堆的顶部，也可以标在侧面的引脚旁。在其他电子元器件中，像桥堆这样的引脚标记方法是没有的，所以在电路中能很容易识别桥堆。

40.半桥堆

图2-134 示意图

如图2-134所示是一种三根引脚的半桥堆实物图。

半桥堆可以构成全波整流电路，两种不同极性的半桥堆分别可以构成输出正极性电压的全波整流电路和输出负极性电压的全波整流电路。两个不同极性的半桥堆合起来构成一个桥堆，作为桥式整流电路。

41.高压硅堆

如图2-135所示是高压硅堆的外形示意图，常用的高压硅堆有2CL、2CGL、2DGL等系列。高压硅堆（高压二极管）是电压从几千伏到两万伏的快速整流器件，是一种特殊半导体器件。它是在制作过程中直接将十几个高压二极管串联做在一起的一个组件，因此又称高压硅堆。高压硅堆广泛用于电视机和显示器的行输出变压器、雷达、X光机等领域。

高压整流硅堆主要分为：低频高压硅堆、高频高压硅堆、超高频高压硅堆、耐冲击高压硅堆、脉冲高压硅堆、雪崩高压硅堆、油浸式高压硅堆、X光机专用高压硅堆、半桥式高压硅堆、组合式高压硅堆等。

图2-135 示意图

42.红外发光二极管

如图2-136所示是红外发光二极管实物图。红外发光二极管也称红外线发射二极管，它是可以将电能直接转换成红外光（不可见光）并能辐射出去的发光器件，主要应用于各种光控及遥控发射电路中。

常见的红外发光二极管，其功率分为小功率（1～10mW）、中功率（20～50mW）和大功率（50～100mW以上）三大类。