元器件

电路保护是电路设计的基本功,其中涉及的元器件有很多种,熟悉并掌握每种不同电路保护元器件的特性十分重要。本文将对常见的电路保护元器件进行介绍和比较

气体放电管(GDT)—— 这是电压驱动型零件。在电路中的电压达到特定水平之前,GDT将处于断路状态。当电压达到特定水平时,GDT中的气体将电离并导电,从而使高压电平接地。高压降低后,气体去离子化,GDT将回到断路状态,直到下一次浪涌。与其他电路保护元件相比,GDT可以吸收超多的瞬增能量。

二极GDT —— 用于线对线或线对地电路。                                                        

三极GDT —— 可同时用于某一部分的线对线或线对地电路。                                 

保险丝 —— 保险丝是由安装在两个电端子之间的金属条或熔断丝元件组成。金属条在电流通过时会发热,当发热到一定程度时,金属条就会熔化并断裂,导致电路断开。此时,需要更换损坏的保险丝以使电路重新工作。保险丝是最便宜的电路保护装置,通常也最易于使用。

断路器 —— 与保险丝相似,断路器能够保护电路免受过电流的影响,但区别在于断路器在断开电路时不会毁坏自身,并且可以重置。

压敏电阻 —— 这是电压驱动型零件。在没有电压通过时,压敏电阻通常具有高电阻。随着电压水平的增加,其阻值会减小。当高压通过压敏电阻并超过其击穿电压时,该零件将迅速降低电阻并将电压钳位至安全水平。此时,该电阻将部分通电并吸收多余能量以保护电路。电压下降后,如果该零件未损坏,就会恢复为高电阻状态,并可正常使用。

来源: 得捷电子DigiKey

围观 5

电容故障特点及维修

电容损坏引发的故障在电子设备中是最高的,其中尤其以电解电容的损坏最为常见。电容损坏表现为:容量变小;完全失去容量;漏电;短路。

电容在电路中所起的作用不同,引起的故障也各有特点。在工控电路板中,数字电路占绝大多数,电容多用做电源滤波,用做信号耦合和振荡电路的电容较少。用在开关电源中的电解电容如果损坏,则开关电源可能不起振,没有电压输出;或者输出电压滤波不好,电路因电压不稳而发生逻辑混乱,表现为机器工作时好时坏或开不了机,如果电容并在数字电路的电源正负极之间,故障表现同上。

这在电脑主板上表现尤其明显,很多电脑用了几年就出现有时开不了机,有时又可以开机的现象,打开机箱,往往可以看见有电解电容鼓包的现象,如果将电容拆下来量一下容量,发现比实际值要低很多。

电容的寿命与环境温度直接有关,环境温度越高,电容寿命越短。这个规律不但适用电解电容,也适用其它电容。所以在寻找故障电容时应重点检查和热源靠得比较近的电容,如散热片旁及大功率元器件旁的电容,离其越近,损坏的可能性就越大。

曾经修过一台X光探伤仪的电源,用户反映有烟从电源里冒出来,拆开机箱后发现有一只1000uF/350V的大电容有油质一样的东西流出来,拆下来一量容量只有几十uF,还发现只有这只电容与整流桥的散热片离得最近,其它离得远的就完好无损,容量正常。另外有瓷片电容出现短路的情况,也发现电容离发热部件比较近。所以在检修查找时应有所侧重。

有些电容漏电比较严重,用手指触摸时甚至会烫手,这种电容必须更换。

在检修时好时坏的故障时,排除了接触不良的可能性以外,一般大部分就是电容损坏引起的故障了。所以在碰到此类故障时,可以将电容重点检查一下,换掉电容后往往令人惊喜。

电阻损坏的特点与判别

常看见许多初学者在检修电路时在电阻上折腾,又是拆又是焊的,其实修得多了,你只要了解了电阻的损坏特点,就不必大费周章。

电阻是电器设备中数量最多的元件,但不是损坏率最高的元件。电阻损坏以开路最常见,阻值变大较少见,阻值变小十分少见。常见的有碳膜电阻、金属膜电阻、线绕电阻和保险电阻几种。

前两种电阻应用最广,其损坏的特点一是低阻值(100Ω以下)和高阻值(100kΩ以上)的损坏率较高,中间阻值(如几百欧到几十千欧)的极少损坏;二是低阻值电阻损坏时往往是烧焦发黑,很容易发现,而高阻值电阻损坏时很少有痕迹。

线绕电阻一般用作大电流限流,阻值不大。圆柱形线绕电阻烧坏时有的会发黑或表面爆皮、裂纹,有的没有痕迹。水泥电阻是线绕电阻的一种,烧坏时可能会断裂,否则也没有可见痕迹。保险电阻烧坏时有的表面会炸掉一块皮,有的也没有什么痕迹,但绝不会烧焦发黑。根据以上特点,在检查电阻时可有所侧重,快速找出损坏的电阻。

根据以上列出的特点,我们先可以观察一下电路板上低阻值电阻有没有烧黑的痕迹,再根据电阻损坏时绝大多数开路或阻值变大以及高阻值电阻容易损坏的特点,我们就可以用万用表在电路板上先直接量高阻值的电阻两端的阻值,如果量得阻值比标称阻值大,则这个电阻肯定损坏(要注意等阻值显示稳定后才下结论,因为电路中有可能并联电容元件,有一个充放电过程),如果量得阻值比标称阻值小,则一般不用理会它。这样在电路板上每一个电阻都量一遍,即使“错杀”一千,也不会放过一个了。

运算放大器好坏判别

运算放大器好坏的判别对相当多的电子维修者有一定的难度,不只文化程度的关系,在此与大家共同探讨一下,希望对大家有所帮助。

理想运算放大器具有“虚短”和“虚断”的特性,这两个特性对分析线性运用的运放电路十分有用。为了保证线性运用,运放必须在闭环(负反馈)下工作。如果没有负反馈,开环放大下的运放成为一个比较器。如果要判断器件的好坏,先应分清楚器件在电路中是做放大器用还是做比较器用。

根据放大器虚短的原理,就是说如果这个运算放大器工作正常的话,其同向输入端和反向输入端电压必然相等,即使有差别也是mv级的,当然在某些高输入阻抗电路中,万用表的内阻会对电压测试有点影响,但一般也不会超过0.2V,如果有0.5V以上的差别,则放大器必坏无疑!(我是用的FLUKE179万用表)

如果器件是做比较器用,则允许同向输入端和反向输入端不等。同向电压>反向电压,则输出电压接近正的最大值;同向电压

SMT元件测试小窍门

有些贴片元件非常细小,用普通万用表表笔测试检修时很不方便,一是容易造成短路,二是对涂有绝缘涂层的电路板不便接触到元件管脚的金属部分。这里告诉大家一个简便方法,会给检测带来不少方便。

取两枚最小号的缝衣针,将之与万用表笔靠紧,然后取一根多股电缆里的细铜线,用细铜线将表笔和缝衣针绑在一起,再用焊锡焊牢。这样用带有细小针尖的表笔去测那些SMT元件的时候就再无短路之虞,而且针尖可以刺破绝缘涂层,直捣关键部位,再也不必费神去刮那些膜膜了。

公共电源短路检修

电路板维修中,如果碰到公共电源短路的故障往往头大,因为很多器件都共用同一电源,每一个用此电源的器件都有短路的嫌疑,如果板上元件不多,采用“锄大地”的方式终归可以找到短路点,如果元件太多,“锄大地”能不能锄到状况就要靠运气了。在此推荐一比较管用的方法,采用此法,事半功倍,往往能很快找到故障点。

要有一个电压电流皆可调的电源,电压0-30V,电流0-3A,此电源不贵,300元左右。将开路电压调到器件电源电压水平,先将电流调至最小,将此电压加在电路的电源电压点如74系列芯片的5V和0V端,视乎短路程度,慢慢将电流增大,用手摸器件,当摸到某个器件发热明显,这个往往就是损坏的元件,可将之取下进一步测量确认。当然操作时电压一定不能超过器件的工作电压,并且不能接反,否则会烧坏其它好的器件。

橡皮解决大问题

工业控制用到的板卡越来越多,很多板卡采用金手指插入插槽的方式.由于工业现场环境恶劣,多尘、潮湿、多腐蚀气体的环境易使板卡产生接触不良故障,很多朋友可能通过更换板卡的方式解决了问题,但购买板卡的费用非常可观,尤其某些进口设备的板卡。其实大家不妨使用橡皮擦在金手指上反复擦几下,将金手指上的污物清理干净后,再试机,没准就解决了问题!方法简单又实用。

电气故障分析

各种时好时坏电气故障从概率大小来讲大概包括以下几种情况:

接触不良

板卡与插槽接触不良、缆线内部折断时通时不通、线插头及接线端子接触不好、元器件虚焊等皆属此类;

信号受干扰

对数字电路而言,在特定的情况条件下,故障才会呈现,有可能确实是干扰太大影响了控制系统使其出错,也有电路板个别元件参数或整体表现参数出现了变化,使抗干扰能力趋向临界点,从而出现故障;

元器件热稳定性不好

从大量的维修实践来看,其中首推电解电容的热稳定性不好,其次是其它电容、三极管、二极管、IC、电阻等;

电路板上有湿气、尘土等

湿气和积尘会导电,具有电阻效应,而且在热胀冷缩的过程中阻值还会变化,这个电阻值会同其它元件有并联效果,这个效果比较强时就会改变电路参数,使故障发生;

软件也是考虑因素之一

电路中许多参数使用软件来调整,某些参数的裕量调得太低,处于临界范围,当机器运行工况符合软件判定故障的理由时,那么报警就会出现。

来源:电子工程师笔记

围观 474

我们先来说说电容,都说大电容低频特性好,小电容高频特性好,那么根据容抗的大小与电容C及频率F成反比来说的话,是不是大电容不仅低频特性好,高频特性更好呢,因为频率越高,容量越大,容抗就越低,高频就是否越容易通过大电容呢,但从大电容充放电的速度慢来说的话,高频好象又不容易通过的,这不很矛盾吗?

首先,高频低频是相对的。如果频率太高,那么,电容的容量变得再大也没有意义,因为,大家知道,线圈是电感,是阻高频的,频率越高,阻碍作用越大。尽管电感量很小,但是,大容量电容一般都有较长的引脚和较大的极板圈在一起,这时,电容两脚的等效电感量已经对高频起了很大的阻碍作用了。

元器件在低频和高频中特性还不一样?

因此,高频不容易通过高频性能差的大容量电解电容,而片状的陶瓷电容则在价格性能上占尽优势。

同理,是不是电感越大对高频了阻碍作用越大呢?不是。为了得到较大的电感量,必须有尽可能多、尽可能大的线圈,而这些导体就向电容的无数个极板,如果碰巧这些极板间距又较近的话(这是追求多圈数无法避免的),分布电容会给高频信号提供通路。

元器件在低频和高频中特性还不一样?

所以,不同频段的信号要选用合适容量的电容和电感。

下面咱们一起把最常用的三个无源器件,电阻、电容、电感的高频等效电路分析一下:

1. 高频电阻

低频电子学中最普通的电路元件就是电阻,它的作用是通过将一些电能装化成热能来达到电压降低的目的。电阻的高频等效电路如图所示,其中两个电感L模拟电阻两端的引线的寄生电感,同时还必须根据实际引线的结构考虑电容效应;用电容C模拟电荷分离效应。

元器件在低频和高频中特性还不一样?
电阻等效电路表示法

根据电阻的等效电路图,可以方便的计算出整个电阻的阻抗:

元器件在低频和高频中特性还不一样?

下图描绘了电阻的阻抗绝对值与频率的关系,正像看到的那样,低频时电阻的阻抗是R,然而当频率升高并超过一定值时,寄生电容的影响成为主要的,它引起电阻阻抗的下降。当频率继续升高时,由于引线电感的影响,总的阻抗上升,引线电感在很高的频率下代表一个开路线或无限大阻抗。

元器件在低频和高频中特性还不一样?
一个典型的1KΩ电阻阻抗绝对值与频率的关系

2. 高频电容

片状电容在射频电路中的应用十分广泛,它可以用于滤波器调频、匹配网络、晶体管的偏置等很多电路中,因此很有必要了解它们的高频特性。电容的高频等效电路如图所示,其中L为引线的寄生电感;描述引线导体损耗用一个串联的等效电阻R1;描述介质损耗用一个并联的电阻R2。

元器件在低频和高频中特性还不一样?
电容等效电路表示法

同样可以得到一个典型的电容器的阻抗绝对值与频率的关系。如下图所示,由于存在介质损耗和有限长的引线,电容显示出与电阻同样的谐振特性。

元器件在低频和高频中特性还不一样?
一个典型的1pF电容阻抗绝对值与频率的关系

3. 高频电感

电感的应用相对于电阻和电容来说较少,它主要用于晶体管的偏置网络或滤波器中。电感通常由导线在圆导体柱上绕制而成,因此电感除了考虑本身的感性特征,还需 要考虑导线的电阻以及相邻线圈之间的分布电容。电感的等效电路模型如下图所示,寄生旁路电容C和串联电阻R分别由分布电容和电阻带来的综合效应。

元器件在低频和高频中特性还不一样?
高频电感的等效电路

与电阻和电容相同,电感的高频特性同样与理想电感的预期特性不同,如下图所示:首先,当频率接近谐振点时,高频电感的阻抗迅速提高;第二,当频率继续提高时,寄生电容C的影响成为主要的,线圈阻抗逐渐降低。

元器件在低频和高频中特性还不一样?
电感阻抗绝对值与频率的关系

总之,在高频电路中,导线连同基本的电阻、电容和电感这些基本的无源器件的性能明显与理想元件特征不同。读者可以发现低频时恒定的电阻值,到高频时显示 出具有谐振点的二阶系统相应;在高频时,电容中的电介质产生了损耗,造成电容起呈现的阻抗特征只有低频时才与频率成反比;在低频时电感的阻抗响应随频率的增加而线形增加,达到谐振点前开始偏离理想特征,最终变为电容性。这些无源元件在高频的特性都可以通过前面提到的品质因数描述,对于电容和电感来说,为了调谐的目的,通常希望的到尽可能高的品质因数。

来源:电子工程专辑

围观 192

元器件选型基本原则:

1)普遍性原则:所选的元器件要是被广泛使用验证过的,尽量少使用冷门、偏门芯片,减少开发风险。

2)高性价比原则:在功能、性能、使用率都相近的情况下,尽量选择价格比较好的元器件,降低成本。

3)采购方便原则:尽量选择容易买到、供货周期短的元器件。

4)持续发展原则:尽量选择在可预见的时间内不会停产的元器件。

5)可替代原则:尽量选择pin to pin兼容芯片品牌比较多的元器件。

6)向上兼容原则:尽量选择以前老产品用过的元器件。

7)资源节约原则:尽量用上元器件的全部功能和管脚。

芯片的选型过程是对各个维度考量的折衷。

芯片选型如何做?“老司机”的深刻总结!

全流程关注芯片属性

1、我们在选型的时候,需要考虑试产的情况、同时需要考虑批量生产时的情况。

小批量采购的价格、供货周期、样片申请;同时需要关注,大批量之后的价格和供货周期。有可能批量变大之后,供货的价格没有优势、或者批量大了之后,产能不足。

另外,根据自己的实际采购情况,找对应的量级的供应商。例如,原厂往往不直接供货,需要通过代理商。有些代理商的供货量级都是有要求的。

之前,有一个选型,选择了ST的STM32F427IGT6,原厂很给力帮忙申请样片。但是在采购的过程中碰到困难,虽然我们希望整盘采购,但是由于其代理商出货量都有一定的要求,导致价格跟一开始通过原厂了解到的价格不一致。要高出很多。

同时由于整个行业使用该芯片的场景不是很多,所以导致淘宝价格非常贵,根本没法接受。同时,有做芯片销售的朋友说是由于无人机厂家大量使用,导致有人在炒这颗芯片的价格,所以导致很难买到。

2、关注器件本身的生命周期与产品生命周期的匹配。

对于通信设备一般要求我们选用的器件要有5年以上的生命周期,并且有后续完整的产品发展路标。

我们的当时的一个新硬件平台,产品规划的时候是用于替代发货量在百万级单板数量的成熟平台。由于切换周期比较长。新产品在完成开发1~2年之后,才逐步上量。其中一个DSP电路板,外设存储是SDRAM。正在产品准备铺量的时候,镁光等几大内存芯片厂家,宣布停产。导致产品刚上量,就大量囤积库存芯片,并且寻找台湾的小厂进行器件替代。

所以在器件选型的时候,充分体现了“人无远虑必有近忧”。

3、除了考虑功能和实验室环境,还需要考虑整个生命周期的场景。

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来源:硬件十万个为什么

围观 290

作为一名电子工程师,对于电路不说必须要非常精通,但至少能够看得懂电路,知道电路保护器件的作用,在客户提出防护需求时,及时给出有效且具有实施性的整改意见。

电路保护元器件应用领域广泛,只要有电的地方就有安装电路保护元器件的必要,如各类家用电器、家庭视听及数码产品、个人护理等消费类电子产品、计算机及其周边、手机及其周边、照明、医疗电子、汽车电子、电力、工业设备等,涵盖人们生产生活的方方面面。

电路保护主要有两种形式:过压保护和过流保护。选择适当的电路保护器件是实现高效、可靠电路保护设计的关键,涉及到电路保护器件的选型,我们就必须要知道各电路保护器件的作用。在选择电路保护器件的时候我们要知道保护电路不应干扰受保护电路的正常行为,此外,其还必须防止任何电压瞬态造成整个系统的重复性或非重复性的不稳定行为。

防雷过压器件分为钳位型过压器件和开关型过压器件,开关型过压器件就是我们熟知的防雷器件:陶瓷气体放电管、半导体放电管和玻璃放电管;钳位型过压器件有瞬态抑制二极管、压敏电阻、贴片压敏电阻和ESD放电二极管;过流器件则以PTC元件自恢复保险丝为主,以下是其具体作用:

1.放电管的作用:放电管常用于多级保护电路中的第一级或前两级,起泄放雷电暂态过电流和限制过电压作用,放电管是通过将电压限制在较低的水平,从而起到保护作用。硕凯电子的放电管又分为气体放电管和固体放电管,气体放电管主要以陶瓷气体放电管和玻璃气体放电管为主,具体应用中放电管类别和型号的选择则需要工程师根据产品应用端口的防护等级以及相关选型参数来确定。

2.瞬态抑制二极管的作用:瞬态抑制二极管能以10的负12次方秒量级的速度,将其两极间的高阻抗变为低阻抗,吸收高达数千瓦的浪涌功率,使两极间的电压箝位于一个预定值,有效地保护电子线路中的精密元器件,免受各种浪涌脉冲的损坏。

3.压敏电阻的作用:压敏电阻是一种限压型保护器件,电路保护中主要是利用压敏电阻的非线性特性,当过电压出现在压敏电阻的两极间,压敏电阻可以将电压钳位到一个相对固定的电压值,从而实现对后级电路的保护。

4.贴片压敏电阻的作用:贴片压敏电阻主要用于保护元件和电路,防止在电源供应、控制和信号线产生的ESD。

5.ESD静电放电二极管的作用:ESD静电放电二极管是一种过压、防静电保护元件,是为高速数据传输应用的I/O端口保护设计的器件。ESD保护器件是用来避免电子设备中的敏感电路受到ESD(静电放电)的影响。可提供非常低的电容,具有优异的传输线脉冲(TLP)测试,以及IEC6100-4-2测试能力,尤其是在多采样数高达1000之后,进而改善对敏感电子元件的保护。

6.PTC自恢复保险丝的作用:电路正常工作时它的阻值很小(压降很小),当电路出现过流使它温度升高时,阻值急剧增大几个数量级,使电路中的电流减小到安全值以下,从而使后面的电路得到保护。当故障排除之后,PPTC元件很快冷却并将回复到原来的低电阻状态,这样又象一只新的PPTC元件一样可以重新工作了。

7.电感的作用:电磁的关系相信大家都清楚,电感的作用就是在电路刚开始的时候,一切还不稳定的时候,如果电感中有电流通过,就一定会产生一个与电流方向相反的感应电流(法拉第电磁感应定律),等到电路运行了一段时间后,一切都稳定了,电流没有什么变化了,电磁感应也就不会产生电流,这时候就稳定了,不会出现突发性的变故,从而保证了电路的安全,就像水车,一开始由于阻力转动的比较慢,后来慢慢趋于平和。电感还有一个作用就是通直流,阻交流,这个用的不多,我也不太清楚具体怎么用,等用到了再和大家分享

8.磁珠的作用:磁珠有很高的电阻率和磁导率,他等效于电阻和电感串联,但电阻值和电感值都随频率变化。 他比普通的电感有更好的高频滤波特性,在高频时呈现阻性,所以能在相当宽的频率范围内保持较高的阻抗,从而提高调频滤波效果,在以太网芯片上用到过。

再具体谈一下二极管基础知识-分类,应用,特性,原理,参数

二极管的特性与应用

几乎在所有的电子电路中,都要用到半导体二极管,它在许多的电路中起着重要的作用,它是诞生最早的半导体器件之一,其应用也非常广泛。

二极管的应用

1、整流二极管
利用二极管单向导电性,可以把方向交替变化的交流电变换成单一方向的脉动直流电。

2、开关元件
二极管在正向电压作用下电阻很小,处于导通状态,相当于一只接通的开关;在反向电压作用下,电阻很大,处于截止状态,如同一只断开的开关。利用二极管的开关特性,可以组成各种逻辑电路。

3、限幅元件
二极管正向导通后,它的正向压降基本保持不变(硅管为0.7V,锗管为0.3V)。利用这一特性,在电路中作为限幅元件,可以把信号幅度限制在一定范围内。

4、继流二极管
在开关电源的电感中和继电器等感性负载中起继流作用。

5、检波二极管
在收音机中起检波作用。

6、变容二极管
使用于电视机的高频头中。

二极管的工作原理

晶体二极管为一个由p型半导体和n型半导体形成的p-n结,在其界面处两侧形成空间电荷层,并建有自建电场。当不存在外加电压时,由于p-n 结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。当外界有正向电压偏置时,外界电场和自建电场的互相抑消作用使载流子的扩散电流增加引起了正向电流。当外界有反向电压偏置时,外界电场和自建电场进一步加强,形成在一定反向电压范围内与反向偏置电压值无关的反向饱和电流I0。当外加的反向电压高到一定程度时,p-n结空间电荷层中的电场强度达到临界值产生载流子的倍增过程,产生大量电子空穴对,产生了数值很大的反向击穿电流,称为二极管的击穿现象。

二极管的类型

二极管种类有很多,按照所用的半导体材料,可分为锗二极管(Ge管)和硅二极管(Si管)。根据其不同用途,可分为检波二极管、整流二极管、稳压二极管、开关二极管、隔离二极管、肖特基二极管、发光二极管等。按照管芯结构,又可分为点接触型二极管、面接触型二极管及平面型二极管。点接触型二极管是用一根很细的金属丝压在光洁的半导体晶片表面,通以脉冲电流,使触丝一端与晶片牢固地烧结在一起,形成一个“PN结”。由于是点接触,只允许通过较小的电流(不超过几十毫安),适用于高频小电流电路,如收音机的检波等。面接触型二极管的“PN结”面积较大,允许通过较大的电流(几安到几十安),主要用于把交流电变换成直流电的“整流”电路中。平面型二极管是一种特制的硅二极管,它不仅能通过较大的电流,而且性能稳定可靠,多用于开关、脉冲及高频电路中。

一、根据构造分类

半导体二极管主要是依靠PN结而工作的。与PN结不可分割的点接触型和肖特基型,也被列入一般的二极管的范围内。包括这两种型号在内,根据PN结构造面的特点,把晶体二极管分类如下:

1、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触一根金属针后,再通过电流法而形成的。因此,其PN结的静电容量小,适用于高频电路。但是,与面结型相比较,点接触型二极管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类型。

2、键型二极管
键型二极管是在锗或硅的单晶片上熔接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。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。

3、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。因其PN结反向时静电容量大,所以不适于高频检波和高频整流。

4、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变成P型,以此法PN结。因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。

5、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。初期生产的台面型,是对半导体材料使用扩散法而制成的。因此,又把这种台面型称为扩散台面型。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。

6、平面型二极管
在半导体单晶片(主要地是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,不需要为调整PN结面积的药品腐蚀作用。由于半导体表面被制作得平整,故而得名。并且,PN结合的表面,因被氧化膜覆盖,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。对平面型二极管而言,似乎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。

7、合金扩散型二极管
它是合金型的一种。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,就能与合金一起过扩散,以便在已经形成的PN结中获得杂质的恰当的浓度分布。此法适用于制造高灵敏度的变容二极管。

8、外延型二极管
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。

9、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trr特别地短。因此,能制作开关二极和低压大电流整流二极管。

二、根据用途分类

1、检波用二极管
就原理而言,从输入信号中取出调制信号是检波,以整流电流的大小(100mA)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,为2AP型。类似点触型那样检波用的二极管,除用于检波外,还能够用于限幅、削波、调制、混频、开关等电路。也有为调频检波专用的特性一致性好的两只二极管组合件。

2、整流用二极管
就原理而言,从输入交流中得到输出的直流是整流。以整流电流的大小(100mA)作为界线通常把输出电流大于100mA的叫整流。面结型,工作频率小于KHz,最高反向电压从25伏至3000伏分A~X共22档。分类如下:①硅半导体整流二极管2CZ型、②硅桥式整流器QL型、③用于电视机高压硅堆工作频率近100KHz的2CLG型。

3、限幅用二极管
大多数二极管能作为限幅使用。也有象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。也有这样的组件出售:依据限制电压需要,把若干个必要的整流二极管串联起来形成一个整体。

4、调制用二极管
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四个二极管的组合件。即使其它变容二极管也有调制用途,但它们通常是直接作为调频用。

5、混频用二极管
使用二极管混频方式时,在500~10,000Hz的频率范围内,多采用肖特基型和点接触型二极管。

6、放大用二极管
用二极管放大,大致有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。

7、开关用二极管
有在小电流下(10mA程度)使用的逻辑运算和在数百毫安下使用的磁芯激励用开关二极管。小电流的开关二极管通常有点接触型和键型等二极管,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,正向压降小,速度快、效率高。

8、变容二极管
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。日本厂商方面也有其它许多叫法。通过施加反向电压, 使其PN结的静电容量发生变化。因此,被使用于自动频率控制、扫描振荡、调频和调谐等用途。通常,虽然是采用硅的扩散型二极管,但是也可采用合金扩散型、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。结电容随反向电压VR变化,取代可变电容,用作调谐回路、振荡电路、锁相环路,常用于电视机高频头的频道转换和调谐电路,多以硅材料制作。

9、频率倍增用二极管
对二极管的频率倍增作用而言,有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。频率倍增用的变容二极管称为可变电抗器,可变电抗器虽然和自动频率控制用的变容二极管的工作原理相同,但电抗器的构造却能承受大功率。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trr短,因此,其特长是急速地变成关闭的转移时间显著地短。如果对阶跃二极管施加正弦波,那么,因tt(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。

10、稳压二极管
是代替稳压电子二极管的产品。被制作成为硅的扩散型或合金型。是反向击穿特性曲线急骤变化的二极管。作为控制电压和标准电压使用而制作的。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。工作在反向击穿状态,硅材料制作,动态电阻RZ很小,一般为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。

11、PIN型二极管(PIN Diode)
这是在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)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。它常被应用于高频开关(即微波开关)、移相、调制、限幅等电路中。

12、 雪崩二极管 (Avalanche Diode)
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栾的: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。它常被应用于微波领域的振荡电路中。

13、江崎二极管 (Tunnel Diode)
它是以隧道效应电流为主要电流分量的晶体二极管。其基底材料是砷化镓和锗。其P型区的N型区是高掺杂的(即高浓度杂质的)。隧道电流由这些简并态半导体的量子力学效应所产生。发生隧道效应具备如下三个条件:①费米能级位于导带和满带内;②空间电荷层宽度必须很窄(0.01微米以下);简并半导体P型区和N型区中的空穴和电子在同一能级上有交叠的可能性。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。

14、快速关断(阶跃恢复)二极管 (Step Recovary Diode)
它也是一种具有PN结的二极管。其结构上的特点是:在PN结边界处具有陡峭的杂质分布区,从而形成“自助电场”。由于PN结在正向偏压下,以少数载流子导电,并在PN结附近具有电荷存贮效应,使其反向电流需要经历一个“存贮时间”后才能降至最小值(反向饱和电流值)。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。快速关断(阶跃恢复)二极管用于脉冲和高次谐波电路中。

15、肖特基二极管 (Schottky Barrier Diode)
它是具有肖特基特性的“金属半导体结”的二极管。其正向起始电压较低。其金属层除材料外,还可以采用金、钼、镍、钛等材料。其半导体材料采用硅或砷化镓,多为N型半导体。这种器件是由多数载流子导电的,所以,其反向饱和电流较以少数载流子导电的PN结大得多。由于肖特基二极管中少数载流子的存贮效应甚微,所以其频率响仅为RC时间常数限制,因而,它是高频和快速开关的理想器件。其工作频率可达100GHz。并且,MIS(金属-绝缘体-半导体)肖特基二极管可以用来制作太阳能电池或发光二极管。

16、阻尼二极管
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作阻尼和升压整流用。

17、瞬变电压抑制二极管
TVP管,对电路进行快速过压保护,分双极型和单极型两种,按峰值功率(500W-5000W)和电压(8.2V~200V)分类。

18、双基极二极管(单结晶体管)
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。

19、发光二极管
用磷化镓、磷砷化镓材料制成,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、可发红、黄、绿单色光。

三、根据特性分类

点接触型二极管,按正向和反向特性分类如下。

1、一般用点接触型二极管
这种二极管正如标题所说的那样,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。如:SD34、SD46、1N34A等等属于这一类。

2、高反向耐压点接触型二极管
是最大峰值反向电压和最大直流反向电压很高的产品。使用于高压电路的检波和整流。这种型号的二极管一般正向特性不太好或一般。在点接触型锗二极管中,有SD38、1N38A、OA81等等。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
正向电压特性和一般用二极管相同。虽然其反方向耐压也是特别地高,但反向电流小,因此其特长是反向电阻高。使用于高输入电阻的电路和高阻负荷电阻的电路中,就锗材料高反向电阻型二极管而言,SD54、1N54A等等属于这类二极管。

4、高传导点接触型二极管
它与高反向电阻型相反。其反向特性尽管很差,但使正向电阻变得足够小。对高传导点接触型二极管而言,有SD56、1N56A等等。对高传导键型二极管而言,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。

转自:EDN电子技术设计

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