如何准确辨别二极管的好坏与极性？

二极管作为使用最广泛的半导体器件之一，掌握二极管好坏、极性的判断，是电类专业学生必备的基本技能。

（1）学会用万用表辨别二极管的好坏及其引脚极性。

（2）掌握二极管的基本应用电路。

任务要求

用万用表的电阻挡辨别二极管的好坏与极性。

测试环境

指针式万用表一只，二极管若干。

测试原理

用万用表判别二极管极性的原理图如图1-12所示。图1-12中，万用表置于电阻×1kΩ 挡，并欧姆调零，对于指针式万用表，红表笔接内置电池负极，黑表笔接内置电池正极。

图1-12　用万用表判别二极管极性的原理图

若待测二极管的负极接黑表笔，正极接红表笔（图1-12中的实线部分），二极管被反向偏置而处于截止状态，流过的是反向电流，因此，表现出来的等效电阻很大，万用表中所显示的电阻值就很大。

若将待测二极管反过来接（图1-12中的虚线部分），二极管被正向偏置而处于导通状态，二极管中流过较大电流，其等效直流电阻值很小，表中所显示的电阻就很小。

在正、反两种情况下分别测量二极管的等效电阻，测得的电阻较小时，与黑表笔相连的即为二极管的阳极。

测试步骤

（1）用万用表的×1kΩ 挡测量不同类型的二极管，根据测出的电阻值辨别二极管的好坏。

（2）在确定二极管质量良好的基础上，辨别出二极管的极性。

一、二极管的应用

二极管在电子技术中广泛地应用于整流、限幅、钳位、开关、稳压、检波等方面，大多是利用其正偏导通、反偏截止的特点。

（一）整流应用

利用二极管的单向导电性可以把大小和方向随时间变化的正弦交流电变为脉动的直流电，如图1-13所示。这种方法简单、经济，在日常生活及电子电路中经常采用。根据这个原理，还可以构成整流效果更好的单相全波、单相桥式等整流电路。

图1-13　二极管的整流应用

（二）限幅应用

利用二极管的单向导电性，将输出电压限定在要求的范围之内，称为限幅。

在图1-14（a）所示的双向限幅电路中，交流输入电压ui和直流电压E1都对二极管VD1起作用；相应地，VD2也同时受ui和E2的控制。假设VD1、VD2为理想二极管，有如下限幅过程发生：当输入电压ui＞3V 时，VD1导通，VD2截止，uo=3V；当ui＜-3V 时，VD2导通，VD1截止，uo=-3V；当ui在-3V 与+3V 之间时，VD1和VD2均截止，因此uo=ui，输出波形如图1-14（b）所示。

图1-14　二极管的限幅应用

（三）低压稳压电路

稳压电路是电子电路中常见的组成部分。利用二极管正向压降具有恒压的特点，可构成低压稳压电路，如图1-15所示。图1-15中，二极管均为硅管，R 为限流电阻，用于降压和防止二极管因电流过大而损坏。由于二极管正向导通时的导通电压为UON，而且基本不再随输入电压的增大而增大，即导通后具有恒压特性。因此，图1-15所示的电路能提供稳定的1.4V 电压输出。这种低压稳压电路常在互补功率放大电路中用作偏置电路。

图1-15　二极管低压稳压电路

（四）与门电路

在数字电子电路中，常利用二极管的开关作用构成各种逻辑运算电路，图1-16所示为二极管与门电路。设VD1、VD2为理想二极管，输入端电压UA和UB分别为低电压0V 和高电压5V。

当UA=UB=0V 时，由图1-16 可知，VD1、VD2均正向偏置而导通，输出电压UO≈UA=UB=0，为低电压输出。

当UA=0、UB=5V 时，虽然刚接通UA、UB时，VD1、VD2均为正向偏置而有可能导通，但由于VD1导通后，将使Y 点电位下降为0V，迫使VD2反偏而截止，因此这时VD1导通、VD2截止，输出电压UO=0V。

图1-16　二极管与门电路

二、其他类型的二极管

特殊用途的二极管在电子设备中早已得到广泛应用，这里简单介绍几种特殊用途的二极管。

（一）稳压二极管

1.稳压特性

硅稳压二极管（简称稳压管）的伏安特性曲线和图形符号如图1-17所示。它的正向特性曲线与普通二极管相似，而反向击穿特性曲线很陡。在正常情况下，稳压管工作在反向击穿区，由于曲线很陡，反向电流在很大范围内变化时，端电压变化很小，因此具有稳压作用。

图1-17　稳压二极管的伏安特性曲线

2.稳压二极管的主要参数

（1）稳定电压UZ：指在规定的测试电流下，稳压管工作在击穿区时的稳定电压。由于制造工艺的原因，因此同一型号的稳压管的UZ分散性很大。

（2）稳定电流IZ：指稳压管在稳定电压时的工作电流，其范围为IZmin～IZmax。

（3）最小稳定电流IZmin：指稳压管进入反向击穿区时的转折点电流。

（4）最大稳定电流IZmax：指稳压管长期工作时允许通过的最大反向电流，其工作电流应小于IZmax。

（5）最大耗散功率PM：指二极管工作时允许承受的最大功率，其值为PM=IZmaxUZ。

（6）动态电阻rZ：它被定义为rZ=ΔUZ/ΔIZ。

一般地，UZ＜6V 的稳压管为负温度系数，UZ＞6V 的稳压管为正温度系数。而稳定电压在6V 左右的二极管，其温度系数最小。在使用中，为提高稳定电压的温度稳定性，常将正温度系数的二极管和负温度系数的二极管串联使用，使其温度系数得到补偿。

3.稳压管的应用

稳压管主要用于构成稳压电路，如图1-18所示。

电路稳压原理可描述如下，反之亦然。

电路中，元件的选择方法如下。

（1）稳压管的选择：稳压管的IZ必须满足IZ＜IZmax，稳压管的稳压值UZ应等于负载所需电压UO（稳压管的稳定电压和稳定电流值可查晶体管手册）。多个稳压二极管可串联使用，以获得较高的UO值，但要注意即使稳定电压相同的稳压管，也不能并联使用。(www.xing528.com)

（2）限流电阻R 的选择：若R 的阻值太大，则会造成稳压管不能击穿而失去稳压作用；若R 的阻值太小，则负载较重时，可能会烧毁稳压管。选择R 的阻值有两个原则。

图1-18　稳压管稳压电路

【例1-1】在图1-18所示的稳压管稳压电路中，已知稳压管的稳定电压UZ=6V，最小稳定电流IZmin=5mA，最大稳定电流IZmax=25mA，负载电阻RL=600Ω。求解限流电阻R 的取值范围。

R 上电压UR=UI-UZ=（10-6）V=4V，因此

所以，限流电阻R 的取值范围为114～267Ω。

（二）发光二极管

发光二极管包括可见光、不可见光、激光等不同类型，这里只对可见光发光二极管进简单介绍。发光二极管的发光颜色取决于所用材料，目前有红、绿、黄、橙等色，可以制成各种形状，如长方形、圆形 [图1-19（a）]等。图1-19（b）所示为发光二极管的符号。

图1-19　发光二极管的外形和符号

发光二极管也具有单向导电性。只有当外加的正向电压使得正向电流足够大时才发光，它的开启电压比普通二极管的大，红色的为1.6～1.8V，绿色的约为2V。正向电流越大，发光越强。使用时，应特别注意不要超过最大功耗、最大正向电流和反向击穿电压等极限参数。

发光二极管因其驱动电压低、功耗小、使用寿命长、可靠性高等优点广泛用于显示电路中。

【例1-2】电路图如图1-20所示，已知发光二极管的导通电压UD=1.6V，正向电流为5～20mA 时才能发光。试问：

（1）开关处于什么位置时发光二极管可能发光？

（2）要发光二极管发光，电路中R 的取值范围为多少？

图1-20　例1-2电路图

解：（1）当开关断开时发光二极管有可能发光。当开关闭合时发光二极管的端电压为零，因而不可能发光。

（2）因为IDmin=5mA、IDmax=20mA，所以

R 的取值范围为220～880Ω。

（三）光电二极管

光电二极管是远红外线接收管，是一种光能与电能进行转换的器件。PN 结型光电二极管充分利用PN 结的光敏特性，将接收到的光的变化转换成电流的变化。光电二极管的常见外形如图1-21（a）所示，其符号如图1-21（b）所示。

图1-21　光电二极管的外形和符号

图1-22（a）所示为光电二极管的伏安特性曲线。在无光照时，与普通二极管一样，具有单向导电性。外加正向电压时，电流与端电压成指数关系，如图1-22（a）中特性曲线的第一象限；外加反向电压时，反向电流称为暗电流，通常小于0.2μA。

在有光照时，特性曲线下移，它们分布在第三、四象限内。在反向电压的一定范围内，即在第三象限，特性曲线是一组横轴的平行线。光电二极管在反压下受到光照而产生的电流称为光电流，光电流受入射照度的控制。照度一定时，光电二极管可等效成恒流源。照度越大，光电流越大，在光电流大于几十微安培时，与照度成线性关系。这种特性可广泛用于遥控、报警及光电传感器中。特性曲线在第四象限时呈光电池特性。

图1-22　光电二极管的伏安特性曲线及其等效电路

图1-22（b）、（c）、（d）所示分别为光电二极管工作在特性曲线的第一、三、四象限时的等效电路。图1-22（b）所示电路与普通二极管加正向电压的情况相同。图1-22（c）中的电流仅决定于光电二极管受光面的入射照度，电阻R 将电流的变化转换成电压的变化，uR=iR。在图1-22（d）中，当R 一定时，入射照度越大，i越大，R 上获得的能量也越大，此时光电二极管作为微型电光池。

由于光电二极管的光电流较小，因此，当将其用于测量及控制等电路时，需首先进行放大和处理。

（四）变容二极管

将二极管的P区和N 区看成导体，空间电荷区看成电介质，二极管的结构就相当于一个电容。二极管结电容的大小除了与本身的结构和工艺有关外，还与外加电压有关。结电容随反向电压的增加而减小，这种效应显著的二极管称为变容二极管，其电路符号如图1-23（a）所示，图1-23（b）所示是某种变容二极管的特性曲线。

图1-23　变容二极管的电路符号及特性曲线