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二極管

導電性能介於導體與絕緣體之間的材料稱為半導體，常見的半導體材料有硅、鍺和硒等。利用半導體材料可以製作各種各樣的半導體元器件，如二極管、三極管、場效應管和晶閘管等都是由半導體材料製作而成的。
1．半導體的特性
半導體的主要特性有以下幾個。
① 摻雜性。當往純凈的半導體中摻入少量某些物質時，半導體的導電性就會大大增強。二極管、三極管就是用摻入雜質的半導體製成的。
② 熱敏性。當溫度上升時，半導體的導電能力會增強，利用該特性可以將某些半導體製成熱敏器件。
③ 光敏性。當有光線照射半導體時，半導體的導電能力也會顯著增強，利用該特性可以將某些半導體製成光電器件。
2．半導體的類型
半導體主要有3種類型：本徵半導體、N型半導體和P型半導體。
① 本徵半導體。純凈的半導體稱為本徵半導體，它的導電能力很弱，在純凈的半導體中摻入雜質後，半導體的導電能力會大大增強。
② N型半導體。在純凈半導體中摻入五價雜質（原子核最外層有5個電子的物質，如磷、砷和銻等）後，半導體中會有大量帶負電荷的電子（因為半導體原子核最外層一般只有4個電子，
所以可理解為當摻入五價元素後，半導體中的電子數偏多），這種電子偏多的半導體稱為N型半導體。
③ P型半導體。在純凈半導體中摻入三價雜質（如硼、鋁和鎵）後，半導體中的電子偏少，會有大量的空穴（可以看作正電荷）產生，這種空穴偏多的半導體稱為P型半導體。

構成

當P型半導體（含有大量的正電荷）和N型半導體（含有大量的電子）結合在一起時，P型半導體中的正電荷向N型半導體中擴散，N型半導體中的電子向P型半導體中擴散，於是在P型半導體和N型半導體中間就形成一個特殊的薄層，這個薄層稱為PN結，該過程如圖5-1所示。

圖5-1 PN結的形成

從含有PN結的P型半導體和N型半導體兩端各引出一個電極並封裝起來就構成了二極管。與P型半導體連接的電極稱為正極（或陽極），用「+」或「A」表示；與N型半導體連接的電極稱為負極（或陰極），用「-」或「K」表示。

結構、圖形符號和實物外形

二極管的內部結構、圖形符號和實物外形如圖5-2所示。

圖5-3 二極管的性質說明圖

在圖5-3（a）所示電路中，當閉合開關S後，發現燈泡會發光，表明有電流流過二極管，二極管導通；而在圖5-3（b）所示電路中，當開關S閉合後燈泡不亮，說明無電流流過二極管，二極管不導通。通過觀察這兩個電路中二極管的接法可以發現：在圖5-3（a）所示電路中，二極管的正極通過開關S與電源的正極連接，二極管的負極通過燈泡與電源的負極相連；而在圖5-3（b）所示電路中，二極管的負極通過開關S與電源的正極連接，二極管的正極通過燈泡與電源的負極相連。

由此可以得出這樣的結論：當二極管正極與電源正極連接，負極與電源負極相連時，二極管能導通，反之二極管不能導通。二極管這種單方嚮導通的性質稱為二極管的單嚮導電性。

（2）伏-安特性曲線

在電子工程技術中，常採用伏-安特性曲線來說明元器件的性質。伏-安特性曲線又稱為電壓-電流特性曲線，用來說明元器件兩端電壓與通過電流的變化規律。

二極管的伏-安特性曲線用來說明加到二極管兩端的電壓U與通過電流I之間的關係。二極管的伏-安特性曲線如圖5-4（a）所示，圖5-4（b）和圖5-4（c）所示則是為解釋伏-安特性曲線而畫的電路。

圖5-4 二極管的伏-安特性曲線及電路說明

在圖5-4（a）所示的坐標圖中，第一象限內的曲線表示二極管的正向特性，第三象限內的曲線表示二極管的反向特性。下面從兩方面來分析伏-安特性曲線。

① 正向特性。正向特性是指給二極管加正向電壓（二極管正極接高電位，負極接低電位）時的特性。在圖5-4（b）所示電路中，電源直接接到二極管兩端，此電源電壓對二極管來說是正向電壓。將電源電壓U從0V開始慢慢調高，在剛開始時，由於電壓U很低，流過二極管的電流極小，可認為二極管沒有導通，只有當正向電壓達到圖 5-4（a）所示的電壓 UA時，流過二極管的電流急劇增大，二極管才導通。這裡的電壓UA稱為正嚮導通電壓，又稱門電壓（或閾值電壓）。不同材料的二極管，其門電壓是不同的，硅材料二極管的門電壓為0.5～0.7V，鍺材料二極管的門電壓為0.2～0.3V。

從上面的分析可以看出，二極管的正向特性是：當二極管加正向電壓時不一定能導通，只有正向電壓達到門電壓時，二極管才能導通。

② 反向特性。反向特性是指給二極管加反向電壓（二極管正極接低電位，負極接高電位）時的特性。在圖5-4（c）所示電路中，電源直接接到二極管兩端，此電源電壓對二極管來說是反向電壓。將電源電壓U從0V開始慢慢調高，在反向電壓不高時，沒有電流流過二極管，二極管不能導通。當反向電壓達到圖 5-4（a）所示 UB電壓時，流過二極管的電流急劇增大，二極管反
嚮導通了。這裡的電壓UB稱為反向擊穿電壓，反向擊穿電壓一般很高，遠大於正嚮導通電壓。不同型號的二極管反向擊穿電壓不同，低的十幾伏，高的有幾千伏。普通二極管反向擊穿導通通常是損壞性的，所以反向擊穿導通的普通二極管一般不能再使用。

從上面的分析可以看出，二極管的反向特性是：當二極管加較低的反向電壓時不能導通，但反向電壓達到反向擊穿電壓時，二極管會反向擊穿導通。

二極管的正、反向特性與生活中的開門類似：當你從室外推門（門是朝室內開的）時，如果力很小，門是推不開的，只有力氣較大時門才能被推開，這與二極管加正向電壓，只有達到門電壓才能導通相似；當你從室內往外推門時，門是很難推開的，但如果推門的力氣非常大，門也會被推開，不過門被推開的同時一般也就損壞了，這與二極管加反向電壓時不能導通，但反向電壓達到反向擊穿電壓（電壓很高）時二極管會擊穿導通相似。

3.主要參數

二極管的主要參數有以下幾個。

（1）最大整流電流IF

二極管長時間使用時允許流過的最大正向平均電流稱為最大整流電流，或稱為二極管的額定工作電流。當流過二極管的電流大於最大整流電流時，二極管容易被燒壞。二極管的最大整流電流與PN結面積、散熱條件有關。PN結面積大的面接觸型二極管的IF大，點接觸型二極管的IF小；金屬封裝二極管的IF大，而塑封二極管的IF小。

（2）最高反向工作電壓UR

最高反向工作電壓是指二極管正常工作時兩端能承受的最高反向電壓。最高反向工作電壓一般為反向擊穿電壓的一半。在高壓電路中需要採用UR大的二極管，否則二極管易被擊穿損壞。

（3）最大反向電流IR

最大反向電流是指二極管兩端加最高反向工作電壓時流過的反向電流。該值越小，表明二極管的單嚮導電性能越佳。

（4）最高工作頻率fM

最高工作頻率是指二極管在正常工作條件下的最高頻率。如果加給二極管的信號頻率高於該頻率，二極管將不能正常工作。fM的大小通常與二極管的PN結面積有關，PN結面積越大，fM越低，故點接觸型二極管的fM較高，而面接觸型二極管的fM較低。

5．極性判別

二極管引腳有正、負極之分，在電路中亂接輕則二極管不能正常工作，重則損壞。二極管極性判別可採用下面介紹的一些方法。

根據標註或外形判斷極性

為了讓人們更好地區分出二極管的正、負極，有些二極管會在表面用一定的標誌來指示，有些特殊的二極管從外形也可找出正、負極。

圖 5-5 所示左上方的二極管表面標有二極管符號，其中三角形端對應的電極為正極，另一端為負極；左下方的二極管標有白色圓環的一端為負極；右方的二極管金屬螺栓為負極，另一
端為正極。

圖5-5 根據標註或外形判斷二極管的極性

用指針萬用表判斷極性

對於沒有標註極性或無明顯外形特徵的二極管，可用指針萬用表的歐姆擋來判斷其極性。將萬用表撥至「R×100」或「R×1k」擋，測量二極管兩個引腳之間的阻值，正、反各測一次，會出現阻值一大一小的情況，如圖5-6所示，以阻值小的一次為準，如圖5-6（a）所示，黑表筆接的為二極管的正極，紅表筆接的為二極管的負極。

圖5-6 用指針萬用表判斷二極管的極性

（3）用數字萬用表判斷極性

數字萬用表與指針萬用表一樣，也有歐姆擋，但由於兩者測量原理不同，數字萬用表歐姆擋無法判斷二極管的正、負極（數字萬用表測量正、反向電阻時阻值都顯示∞符號「1」），不過數字萬用表有一個二極管專用測量擋，可以用該擋來判斷二極管的極性。用數字萬用表判斷二極管極性的過程如圖5-7所示。

圖5-7 用數字萬用表判斷二極管的極性

在檢測判斷時，將數字萬用表撥至「」擋（二極管測量專用擋），然後將紅、黑表筆分別接被測二極管的兩極，正、反各測一次，測量中會出現一次顯示「1」，如圖5-7（a）所示，另一次顯示100～800的數字，如圖5-7（b）所示，以顯示100～800數字的那次測量為準，紅表筆接的為二極管的正極，黑表筆接的為二極管的負極。在圖中，顯示「1」表示二極管未導通，顯示「585」表示二極管已導通，並且二極管當前的導通電壓為585mV（即0.585V）。

6．常見故障及檢測
二極管的常見故障有開路、短路和性能不良。

在檢測二極管時，將萬用表撥至「R×1k」擋，測量二極管的正、反向電阻，測量方法與極性判斷相同，可參見圖5-6。正常鍺材料二極管的正向阻值在1kΩ左右，反向阻值在500kΩ以上；正常硅材料二極管的正向電阻在1～10kΩ，反向電阻為∞（註：不同型號萬用表測量值略有差別）。也就是說，正常二極管的正向電阻小，反向電阻很大。

若測得二極管正、反向電阻均為0Ω，說明二極管短路。
若測得二極管正、反向電阻均為∞，說明二極管開路。
若測得正、反向電阻的差距小（即正向電阻偏大，反向電阻偏小），說明二極管性能不良。

1．整流二極管
整流二極管的功能是將交流電轉換成直流電。整流二極管的功能說明如圖5-8所示。

圖5-8 整流二極管的功能說明

在圖 5-8（a）中，將燈泡與 220V 交流電源直接連起來。當交流電為正半周時，其電壓極性為上正下負，有正半周電流流過燈泡，電流流過途徑為交流電源上正→燈泡→交流電源下負，如實線箭頭所示；當交流電為負半周時，其電壓極性變為上負下正，有負半周電流流過燈泡，電流流過途徑為交流電源下正→燈泡→交流電源上負，如虛線箭頭所示。由於正、負半周電流均流過燈泡，所以燈泡會發光，並且光線很亮。

在圖5-8（b）中，在220V交流電源與燈泡之間串接一個二極管，會發現燈泡也亮，但亮度較暗，這是因為只有交流電源為正半周（極性為上正下負）時，二極管才導通，而當交流電源為負半周（極性為上負下正）時，二極管不能導通，結果只有正半周交流電通過燈泡，故燈泡仍亮，但亮度較暗。圖中的二極管允許交流電的一個半周通過而阻止另一個半周通過，其功能稱為
整流，該二極管稱為整流二極管。

用作整流功能的二極管要求最大整流電流和最高反向工作電壓滿足電路要求，如圖5-8（b）中的整流二極管在交流電源負半周時截止，它兩端要承受300多伏的電壓，如果選用的二極管最高反向工作電壓低於該值，則二極管會被反向擊穿。

表5-1列出了一些常用整流二極管的主要參數。

表5-1 常用整流二極管的主要參數

3.整流橋

整流橋又稱整流橋堆，它內部含有多個整流二極管，整流橋有半橋和全橋之分。

（1）整流半橋

半橋內部有兩個二極管，根據二極管連接方式不同，可分為共陰極半橋、共陽極半橋和獨立二極管半橋，共陰極半橋、共陽極半橋有3個引腳，獨立二極管半橋有4個引腳，如圖5-9所示

圖5-9 整流半橋

在檢測 3 個引腳的整流半橋時，將萬用表撥至「R×1k」擋，測量任意兩引腳之間的阻值。當出現阻值小時，黑表筆接的為該二極管的正極，紅表筆接的為該二極管的負極；然後黑表筆不動，紅表筆接餘下的引腳，如果測得的阻值也很小，則所測整流半橋為共陽極，黑表筆接的為公共極；如果測得阻值為∞，則所測整流半橋為共陰極，紅表筆先前接的引腳為公共極。

整流全橋

全橋內部有4個整流二極管，其實物外形與內部連接如圖5-10所示。全橋有4個引腳，標有「～」的兩個引腳為交流電壓輸入端，標有「+」和「-」的分別為直流電壓「+」和「-」輸出端。

圖5-10 整流全橋

開關二極管

二極管具有導通和截止兩種狀態，對應着開關的「開（接通）」和「關（斷開）」兩種狀態。當二極管加正向偏壓時，正極電壓高於負極電壓，二極管導通，相當於開關閉合；當二極管加反向
偏壓時，正極電壓低於負極電壓，二極管截止，相當於開關閉合。

1．特點

在開關進行開、關狀態切換時，需要一定的切換時間，同樣，二極管由一種狀態轉換到另一種狀態也需要一定的時間，二極管從導通狀態轉換到截止狀態所需的時間稱為反向恢復時間，二極管從截止狀態轉換到導通狀態所需的時間稱為正向開通時間，二極管的反向恢復時間要遠大於正向開通時間。故二極管通常只給出反向恢復時間。

為了達到良好的開、關效果，要求開關二極管的導通、截止切換速度很快，即要求開關二極管的反向恢復時間要短。開關二極管具有開關速度快、體積小、壽命長、可靠性高等特點，廣泛應用於電子設備的開關電路、檢波電路、高頻和脈衝整流電路及自動控制電路中。

2．種類

開關二極管的種類很多，如普通開關二極管、高速開關二極管、超高速開關二極管、低功耗開關二極管、高反壓開關二極管和硅電壓開關二極管等。

① 普通開關二極管。常用的國產普通開關二極管有2AK系列鍺開關二極管（如2AK1）。
② 高速開關二極管。高速開關二極管較普通開關二極管的反向恢復時間更短，開、關頻率更快。常用的國產高速開關二極管有2CK系列（2CK13），進口高速開關二極管有1N系列（如1N4148）、1S系列（如1S2471）、1SS系列（有引線塑封）和RLS系列（表面封裝）。

③ 超高速開關二極管。常用的超高速開關二極管有1SS系列和RLS系列。
④ 低功耗開關二極管。低功耗開關二極管的功耗較低，但其零偏壓電容和反向恢復時間值均較高速開關二極管低。常用的低功耗開關二極管有RLS系列和1SS系列。
⑤ 高反壓開關二極管。高反壓開關二極管的反向擊穿電壓均在 220V 以上，但其零偏壓電容和反向恢復時間值相對較大。常用的高反壓開關二極管有RLS系列和1SS系列。
⑥ 硅電壓開關二極管。硅電壓開關二極管是一種新型半導體器件，有單向電壓開關二極管和雙向電壓開關二極管之分，主要應用於觸發器、過電壓保護電路、脈衝發生器及高壓輸出、延時、電子開關等電路。單向電壓開關二極管也稱轉折二極管，其正向為負阻開關特性（即當外加電壓升高到正向轉折電壓值時，開關二極管由截止狀態變為導通狀態，即由高阻轉為低阻），反向為穩定特性；雙向電壓開關二極管的正向和反向均具有相同的負阻開關特性。

最常用的開關二極管有 1N4148、1N4448，兩者均採用透明玻殼封裝，靠近黑色環的引腳為負極，它們可以代換國產大部分2CK系列型號的開關二極管。1N4148、1N4448的參數見表5-2。

表5-2 1N4148、1N4448的參數

3.應用

開關二極管的應用舉例如圖 5-11 所示。從 A 點輸入的Ui信號要到達 B 點輸出，必須經過二極管 VD，當控制電壓為正電壓時，二極管導通，Ui信號經C1、VD、C2到達B點輸出；當控制電壓為負電壓時，二極管截止，Ui信號無法通過VD，不能到達B點。二極管VD在該電路中相當於一個開關，其通斷受電壓控制，故又稱為電子開關。

圖5-11 開關二極管的應用舉例

國產二極管的型號命名分為以下5個部分。
第1部分用數字「2」表示主稱為二極管。
第2部分用字母表示二極管的材料與極性。
第3部分用字母表示二極管的類別。
第4部分用數字表示序號。
第5部分用字母表示二極管的規格號。
國產二極管的型號命名及含義見表5-3。

表5-3 國產二極管的型號命名及含義

舉例：

穩壓二極管

穩壓二極管又稱齊納二極管或反向擊穿二極管，在電路中起穩壓作用。穩壓二極管的實物外形和圖形符號如圖5-12所示。

圖5-12 穩壓二極管

在電路中，穩壓二極管可以穩定電壓。要讓穩壓二極管起穩壓作用，需將它反接在電路中（即穩壓二極管的負極接電路中的高電位，正極接低電位），穩壓二極管在電路中正接時的性質與普通二極管相同。下面以圖5-13所示的電路為例來說明穩壓二極管的穩壓原理。

圖5-13 穩壓二極管的穩壓原理說明圖

圖5-13中所示穩壓二極管VZ的穩壓值為5V，若電源電壓低於5V，當閉合開關S時，VZ反向不能導通，無電流流過限流電阻R，UR= IR = 0V，電源電壓途經R時，R上沒有壓降，故A點電壓與電源電壓相等，VZ兩端的電壓UVZ與電源電壓也相等。例如E=4V時，UVZ也為4V，電源電壓在5V範圍內變化時，UVZ也隨之變化。也就是說，當加到穩壓二極管兩端的電壓低於它的穩壓值時，穩壓二極管處於截止狀態，無穩壓功能。

若電源電壓超過穩壓二極管的穩壓值，如E=8V，當閉合開關S時，8V電壓通過電阻R送到A點，該電壓超過穩壓二極管的穩壓值，VZ反向擊穿導通，馬上有電流流過電阻R和穩壓二極管VZ，電流在流過電阻R時，R產生3V的壓降（即UR=3V），穩壓二極管VZ兩端的電壓UVZ=5V。

若調節電源E使電壓由8V上升到10V時，由於電壓的升高，流過R和VZ的電流都會增大，因流過R的電流增大，R上的電壓UR也隨之增大（由3V上升到5V），而穩壓二極管VZ上的電壓UVZ則維持5V不變。

穩壓二極管的穩壓原理可概括為：當外加電壓低於穩壓二極管的穩壓值時，穩壓二極管不能導通，無穩壓功能；當外加電壓高於穩壓二極管的穩壓值時，穩壓二極管反向擊穿，兩端電壓保持不變，大小等於穩壓值（註：為了保護穩壓二極管並使它有良好的穩壓效果，需要給穩壓二極管串接限流電阻）。

穩壓二極管在電路中通常有兩種應用連接形式，如圖5-14所示。
在圖5-14（a）所示電路中，輸出電壓Uo取自穩壓二極管VZ兩端，故Uo=UVZ。當電源電壓上升時，由於穩壓二極管的穩壓作用，UVZ穩定不變，輸出電壓Uo也不變。也就是說在電源電壓變化的情況下，穩壓二極管兩端的電壓始終保持不變，該穩定不變的電壓可供給其他電路，使電路能穩定正常工作。
在圖 5-14（b）所示電路中，輸出電壓取自限流電阻 R 兩端，當電源電壓上升時，穩壓二極管兩端電壓 UVZ不變，限流電阻 R 兩端電壓上升，故輸出電壓 Uo也上升。穩壓二極管按這種
接法是不能為電路提供穩定電壓的。

圖5-14 穩壓二極管在電路中的兩種應用連接形式

穩壓二極管的主要參數有穩定電壓、最大穩定電流和最大耗散功率等。

穩定電壓

穩定電壓是指穩壓二極管工作在反向擊穿狀態時兩端的電壓值。同一型號的穩壓二極管，穩定電壓可能為某一固定值，也可能在一定的數值範圍內。例如2CW15的穩定電壓是7～8.8V，說明它的穩定電壓可能是7V，可能是8V，還可能是8.8V等數值。

（2）最大穩定電流

最大穩定電流是指穩壓二極管正常工作時所允許通過的最大電流。穩壓二極管在工作時，實際工作電流要小於該電流，否則其會因為長時間工作而損壞。

最大耗散功率

最大耗散功率是指穩壓二極管通過反向電流時允許消耗的最大功率，它等於穩定電壓和最大穩定電流的乘積。在使用中，如果穩壓二極管消耗的功率超過該功率，穩壓二極管就容易損壞。

檢測

穩壓二極管的檢測包括極性判斷、好壞檢測和穩壓值檢測。穩壓二極管具有普通二極管的單嚮導電性，故其極性檢測與普通二極管相同，這裡僅介紹穩壓二極管的好壞檢測和穩壓值檢測。

好壞檢測

將萬用表撥至「R×100」或「R×1k」擋，測量穩壓二極管的正、反向電阻，如圖5-15所示。正常的穩壓二極管的正向電阻很小，反向電阻很大。

圖5-15 穩壓二極管的好壞檢測

若測得的正、反向電阻均為0Ω，說明穩壓二極管短路。
若測得的正、反向電阻均為∞，說明穩壓二極管開路。
若測得的正、反向電阻差距不大，說明穩壓二極管性能不良。

註：對於穩壓值小於9V的穩壓二極管，用萬用表的R×10k擋（此擋位萬用表內接9V電池）測反向電阻時，穩壓二極管會被反向擊穿，此時測出的反向阻值較小，這屬於正常情況。

2．穩壓值檢測

檢測穩壓二極管的穩壓值可按下面兩個步驟進行。

第1步：按圖5-16所示的方法將穩壓二極管與電容、電阻和耐壓大於300V的二極管接好，再與220V市電連接。

圖5-16 穩壓二極管穩壓值的檢測

第2步：將萬用表撥至直流「50 V」擋，紅、黑表筆分別接被測穩壓二極管的負、正極，然後在錶盤上讀出測得的電壓值，該值即為穩壓二極管的穩定電壓值。圖中測得穩壓二極管的穩壓值為15V。

變容二極管在電路中可以相當於電容，並且容量可調。變容二極管的實物外形和圖形符號如圖5-17所示。

圖5-17 變容二極管

工作原理

變容二極管與普通二極管一樣，加正向電壓時導通，加反向電壓時截止。在變容二極管兩端加反向電壓時，其除了截止外，還可以視為電容。變容二極管的性質說明如圖5-18所示。

圖5-18 變容二極管的性質說明圖

（1）加正向電壓

當變容二極管兩端加正向電壓時，其內部的PN結變薄，如圖5-18（a）所示，當正向電壓達到導通電壓時，PN結消失，它對電流的阻礙消失，變容二極管像普通二極管一樣正嚮導通。
（2）加反向電壓
當變容二極管兩端加反向電壓時，其內部的PN結變厚，如圖5-18（b）所示，PN結阻止電流通過，故變容二極管處於截止狀態。反向電壓越高，PN結越厚。PN結阻止電流通過，相當於絕緣介質，而P型半導體和N型半導體分別相當於兩個極板，也就是說處於截止狀態的變容二極管內部會形成電容的結構，這種電容稱為結電容。普通二極管的P型半導體和N型半導體都比較小，形成的結電容很小，可以忽略；而變容二極管在製造時特意增大P型半導體和N型半導體的面積，從而增大結電容。也就是說，當變容二極管兩端加反向電壓時，變容二極管處於截止狀態，內部會形成電容器的結構，此狀態下的變容二極管可以看成是電容器。
（3）容量變化規律
變容二極管加反向電壓時可以相當於電容器，當反向電壓改變時，其容量就會發生變化。下面以圖5-19所示的電路和曲線為例來說明變容二極管的容量變化規律。

圖5-19 變容二極管的容量變化規律

在圖5-19（a）所示電路中，變容二極管VD加有反向電壓，電位器RP用來調節反向電壓的大小。當RP滑動端右移時，加到變容二極管負端的電壓升高，即反向電壓增大，VD內部的PN結變厚，內部的P、N型半導體距離變遠，形成的電容容量變小；當RP滑動端左移時，變容二極管反向電壓減小，VD內部的PN結變薄，內部的P、N型半導體距離變近，形成的電容容量增大。也就是說，當調節變容二極管的反向電壓大小時，其容量會發生變化。反向電壓越高，容量越小；反向電壓越低，容量越大。
圖5-19（b）所示為變容二極管的特性曲線，它直觀表示出變容二極管兩端反向電壓與容量的變化規律。如當反向電壓為2V時，容量為3pF；當反向電壓增大到6V時，容量減小到2pF。

主要參數

變容二極管的主要參數有結電容、結電容變化範圍和最高反向電壓等。
（1）結電容
結電容指兩端加一定反向電壓時變容二極管PN結的容量。
（2）結電容變化範圍
結電容變化範圍是指變容二極管的反向電壓從 0V 開始變化到某一電壓值時，其結電容的變化範圍。
（3）最高反向電壓
最高反向電壓是指變容二極管正常工作時兩端允許施加的最高反向電壓值。使用時超過該值，變容二極管容易被擊穿。
變容二極管的檢測方法與普通二極管基本相同。檢測時將萬用表撥至「R×10k」擋，測量變容二極管的正、反向電阻，正常的變容二極管反向電阻為∞，正向電阻一般在200kΩ左右（不同型號該值略有差別）。

若測得正、反向電阻均很小或為0Ω，說明變容二極管漏電或短路。
若測得正、反向電阻均為∞，說明變容二極管開路。

雙向觸發二極管

雙向觸發二極管簡稱雙向二極管，它在電路中可以雙嚮導通。雙向觸發二極管的實物外形和圖形符號如圖5-20所示。

圖5-20 雙向觸發二極管

性質

普通二極管有單嚮導電性，而雙向觸發二極管具有雙嚮導電性，但它的導通電壓通常比較高。下面通過圖5-21所示電路來說明雙向觸發二極管的性質。
（1）加正向電壓
在圖5-21（a）所示電路中，將雙向觸發二極管VD與可調電源E連接起來。當電源電壓較低時， VD並不能導通，隨着電源電壓的逐漸調高，當調到某一值（如30V）時，VD馬上導通，有從上往下的電流流過雙向觸發二極管。
（2）加反向電壓
在圖5-21（b）所示電路中，將電源的極性調換後再與雙向觸發二極管VD連接起來。當電源電壓較低時，VD不能導通，隨着電源電壓的逐漸調高，當調到某一值（如30V）時，VD馬上導通，有從下向上的電流流過雙向觸發二極管。綜上所述，不管加正向電壓還是反向電壓，只要電壓達到一定值，雙向觸發二極管就能導通。
（3）特性曲線
雙向觸發二極管的性質可用圖5-22所示的曲線來表示，坐標中的橫軸表示加在雙向觸發二極管兩端的電壓，縱軸表示流過雙向觸發二極管的電流。

圖5-21 雙向觸發二極管的性質說明

圖5-22 雙向觸發二極管的特性曲線

從圖5-22所示特性曲線可以看出，當雙向觸發二極管兩端加正向電壓時，如果兩端電壓低於電壓UB1，流過的電流很小，雙向觸發二極管不能導通，一旦兩端的正向電壓達到UB1（稱為觸發電壓），雙向觸發二極管馬上導通，有很大的電流流過雙向觸發二極管，同時雙向觸發二極管兩端的電壓會下降（低於UB1）。

同樣，當雙向觸發二極管兩端加反向電壓時，在兩端電壓低於電壓 UB2時雙向觸發二極管也不能導通，只有兩端的反向電壓達到UB2時才能導通，導通後的雙向觸發二極管兩端的電壓
會下降（低於UB2）。
從圖5-22中還可以看出，雙向觸發二極管的正、反向特性相同，具有對稱性，故雙向觸發二極管的極性沒有正、負之分。
雙向觸發二極管的觸發電壓較高，30V左右最為常見。雙向觸發二極管的觸發電壓一般有20～60V、100～150V和200～250V 3個等級。

檢測

雙向觸發二極管的檢測包括好壞檢測和觸發電壓檢測。

好壞檢測

將萬用表撥至「R×10k」擋，測量雙向觸發二極管的正、反向電阻，如圖5-23所示。
若雙向觸發二極管正常，則正、反向電阻均為∞。
若測得的正、反向電阻很小或為0Ω，則說明雙向觸發二極管漏電或短路，不能使用。
2．觸發電壓檢測
檢測雙向觸發二極管的觸發電壓可按下面3個步驟進行。
第1步：按圖5-24所示的方法將雙向觸發二極管與電容、電阻和耐壓大於300V的二極管接好，再與220V市電連接。

圖5-23 雙向觸發二極管的好壞檢測

圖5-24 雙向觸發二極管觸發電壓的檢測

第2步：將萬用表撥至直流「50 V」擋，紅、黑表筆分別接被測雙向觸發二極管的兩極，然後觀察錶針位置。如果錶針在錶盤上擺動（時大時小），則錶針所指最大電壓即為雙向觸發二極管的觸發電壓。圖中錶針指的最大值為30V，即雙向觸發二極管的觸發電壓值約為30V。
第3步：將雙向觸發二極管的兩極對調，再測兩端電壓，正常時該電壓值應與第2步測得的電壓值相等或相近。兩者差值越小，表明雙向觸發二極管的對稱性越好，即性能越好。

雙基極二極管

雙基極二極管又稱單結晶管，它除了有一個發射極E外，還有B1、B2兩個基極。

雙基極二極管的實物外形、圖形符號、結構和等效圖如圖5-25所示。
雙基極二極管的製作過程：在一塊高電阻率的 N 型半導體基片的兩端各引出一個鋁電極，如圖5-25（c）所示，分別稱為第一基極B1和第二基極B2，然後在N型半導體基片一側埋入P
型半導體，在兩種半導體的結合部位就形成了一個 PN 結，再在 P 型半導體端引出一個電極，稱為發射極（E）

雙基極二極管的等效圖如圖5-25（d）所示。雙基極二極管B1、B2極之間為高電阻率的N型半導體，故兩極之間的電阻 RBB較大（4～12kΩ）。以 PN 結為中心，將 N 型半導體分為兩部
分，PN結與B1極之間的電阻用RB1表示，PN結與B2極之間的電阻用RB2表示，RBB=RB1＋RB2。E極與N型半導體之間的PN結可等效為一個二極管，用VD表示。

圖5-25 雙基極二極管

為了分析雙基極二極管的工作原理，在E極和第一基極B1之間加電壓UE，在第二基極B2和第一基極B1之間加電壓UBB，具體如圖5-26（a）所示。下面分幾種情況來分析雙基極二極管的工作原理。

圖5-26 雙基極二極管工作原理說明圖

當UE=0V時，雙基極二極管內部的PN結截止，由於B2、B1極之間加有電壓UBB，所以有電流IB流過RB2和RB1，這兩個等效電阻上都有電壓，分別是URB2和URB1。從圖中不難看
出，URB1與UBB之比等於RB1與（RB1＋RB2）之比，即

s式中

稱為雙基極二極管的分壓係數（或稱分壓比），常用η表示。不同的雙基極二極管的η有所不同，η通常在0.3～0.9範圍內。

當0<UE<（UVD＋URB1）時，由於電壓UE小於PN結的導通電壓UVD與RB1上的電壓URB1之和，所以PN結仍無法導通。

當UE=UVD＋URB1=UP時，PN結導通，有電流IE流過RB1。由於RB1呈負阻性，流過RB1的電流增大，其阻值減小，其上的電壓 URB1也減小，根據 UE=UVD＋URB1可知，URB1減小會使 UE也減小（PN結導通後，其UVD基本不變）。

IE的增大使 RB1的阻值變小，而 RB1的阻值變小又會使 IE進一步增大，這樣就會形成正反饋，其過程如下

正反饋使IE越來越大，RB1的阻值越來越小，電壓UE也越來越低，該過程如圖5-26（b）中的P點至V點曲線所示。當IE增大到一定值時，RB1的阻值開始增大，RB1又呈正阻性，電壓UE開始緩慢回升，其變化如圖5-26（b）中的V點右方曲線所示。若此時UE<UV，雙基極二極管又會進入截止狀態。

綜上所述，雙基極二極管具有以下特點。
① 當電壓 UE小於峰值電壓 UP（也即小於 UVD+URB1）時，雙基極二極管 E、B1極之間不能導通。
② 當電壓 UE等於峰值電壓 UP時，雙基極二極管 E、B1極之間導通，兩極之間的電阻變得
很小，電壓UE的大小馬上由峰值電壓UP下降至谷值電壓UV。
③ 雙基極二極管導通後，若UE<UV，雙基極二極管會由導通狀態進入截止狀態。
④ 雙基極二極管內部的等效電阻 RB1的阻值隨電流 IE的變化而變化，而 RB2的阻值則與電流IE無關。
⑤ 不同的雙基極二極管具有不同的UP、UV值。對於同一個雙基極二極管，如果其電壓UBB變化，那麼其UP、UV值也會發生變化。

檢測

雙基極二極管的檢測包括極性檢測和好壞檢測。
1．極性檢測
雙基極二極管有E、B1、B23 個電極，從圖5-25（d）所示的等效圖可以看出，雙基極二極管的E、B1極之間和E、B2極之間都相當於一個二極管與電阻串聯，B2、B1極之間相當於兩個電阻
串聯。
雙基極二極管的極性檢測過程如下。
① 檢測出E極。將萬用表撥至「R×1k」擋，紅、黑表筆測量雙基極二極管任意兩極之間的阻值，每兩極之間都正、反各測一次。若測得某兩極之間的正、反向電阻相等或接近（阻值一般在
2kΩ以上）時，這兩個電極就為B1、B2極，餘下的電極為E極；若測得某兩極之間的正、反向電阻出現一次阻值小，另一次為∞，以阻值小的那次測量為準，黑表筆接的為E極，餘下的兩個電極
為B1、B2極。
② 檢測出 B1、B2極。萬用表仍置於「R×1k」擋，黑表筆接已判斷出的 E 極，紅表筆依次接另外兩極，兩次測得的阻值會出現一大一小，以阻值小的那次為準，紅表筆接的電極通常為
B1極，餘下的電極為B2極。由於不同型號雙基極二極管的RB1、RB2阻值會有所不同，所以這種檢測B1、B2極的方法並不適合所有的雙基極二極管。如果在使用時發現雙基極二極管工作不理想，可將B1、B2極對換。
對於一些外形有規律的雙基極二極管，其電極可以根據外形判斷出來，具體如圖 5-27 所示。雙基極二極管引腳朝上，最接近管子管鍵（凸出部分）的引腳為E極，按順時針方向旋轉依
次為B1、B2極。

圖5-27 從雙基極二極管的外形判別電極

2．好壞檢測
雙基極二極管的好壞檢測過程如下。
① 檢測E、B1極和E、B2極之間的正、反向電阻。將萬用表撥至「R× 1k」擋，黑表筆接雙基極二極管的E極，紅表筆依次接B1、B2極，測量E、B1極和E、B2極之間的正向電阻，正常時正向電阻較小；然後紅表筆接E極，黑表筆依次接B1、B2極，測量E、B1極和E、B2極之間的反向電阻，正常時反向電阻為∞或接近∞。
② 檢測B1、B2極之間的正、反向電阻。將萬用表撥至「R×1k」擋，紅、黑表筆分別接雙基極二極管的B1、B2極，正、反各測一次，正常時B1、B2極之間的正、反向電阻在2～200kΩ範圍內。
若測量結果與上述不符，則為雙基極二極管損壞或性能不良。

肖特基二極管

肖特基二極管又稱肖特基勢壘二極管（SBD）。常見的肖特基二極管實物外形如圖 5-28（a）所示。3個引腳的肖特基二極管內部由兩個二極管組成，其連接有多種方式，如圖5-28（b）所示。

圖5-28 肖特基二極管

肖特基二極管是一種低功耗、大電流、超高速的半導體整流二極管，其工作電流可達幾千安，而反向恢復時間可短至幾納秒。二極管的反向恢復時間越短，從截止轉為導通的切換速度就越快，普通整流二極管的反向恢復時間長，無法在高速整流電路中正常工作。另外，肖特基二極管的正嚮導通電壓較普通硅二極管低。
由於肖特基二極管的導通、截止狀態可高速切換，故主要用在高頻電路中。由於面接觸型的肖特基二極管工作電流大，故變頻器、電動機驅動器、逆變器和開關電源等設備中的整流二極管、續流二極管和保護二極管常採用面接觸型的肖特基二極管；對於點接觸型的肖特基二極管，其工作電流稍小，常在高頻電路中用於檢波或小電流整流。

肖特基二極管的缺點是反向耐壓低，一般在 100V 以下，因此不能用在高電壓電路中。肖特基二極管與普通二極管一樣具有單嚮導電性，其極性與好壞檢測方法與普通二極管相同。

表5-4列出了一些TO封裝肖特基二極管的主要參數，表5-5為一些常用的表面封裝肖特基二極管的主要參數。

表5-4 一些TO封裝肖特基二極管的主要參數

表5-5 一些表面封裝（SMD封裝）肖特基二極管的主要參數

快恢復二極管

快恢復二極管（FRD）、超快恢復二極管（SRD）的圖形符號與普通二極管相同。常見的快恢復二極管的實物外形如圖5-29（a）所示。3個引腳的快恢復二極管內部由兩個二極管組成，其連接有共陽和共陰兩種方式，如圖5-29（b）所示。

圖5-29 快恢復二極管

快恢復二極管是一種反向工作電壓高、工作電流較大的高速半導體二極管，其反向擊穿電壓可達幾千伏，反向恢復時間一般為幾百納秒。快恢復二極管廣泛應用於開關電源、不間斷電源、變頻器和電動機驅動器中，主要用於高頻、高壓和大電流整流或續流。

快恢復二極管和肖特基二極管的區別主要有以下幾點。
① 快恢復二極管的反向恢復時間為幾百納秒；肖特基二極管更快，可達幾納秒。
② 快恢復二極管的反向擊穿電壓高（可達幾千伏），肖特基二極管的反向擊穿電壓低（一般在100V以下）。

③ 快恢復二極管的功耗較大，肖特基二極管功耗相對較小。
因此快恢復二極管主要用在高電壓、小電流的高頻電路中，肖特基二極管主要用在低電壓、大電流的高頻電路中。
快恢復二極管與普通二極管一樣具有單嚮導電性，其極性與好壞檢測方法與普通二極管相同。

表5-6列出了一些快恢復二極管的主要參數。

表5-6 一些快恢復二極管的主要參數

瞬態電壓抑制二極管

瞬態電壓抑制二極管又稱瞬態抑制二極管，簡稱 TVS。常見的瞬態抑制二極管實物外形如圖5-30（a）所示。瞬態抑制二極管有單極型和雙極型之分，其圖形符號如圖5-30（b）所示。

圖5-30 瞬態抑制二極管

性質

瞬態抑制二極管是一種二極管形式的高效能保護器件，當它兩極間的電壓超過一定值時，能以極快的速度導通，將兩極間的電壓固定在一個預定值上，從而有效地保護電子線路中的精密元器件。

單極型瞬態抑制二極管用來抑制單向瞬間高壓，如圖5-31（a）所示，當大幅度正脈衝的尖峰到來時，單極型瞬態抑制二極管反嚮導通，正脈衝被鉗在固定值上；在大幅度負脈衝到來時，若A點電壓低於-0.7V，單極型瞬態抑制二極管正嚮導通，A點電壓被鉗在-0.7V。

雙極型瞬態抑制二極管可抑制雙向瞬間高壓，如圖5-31（b）所示，當大幅度正脈衝的尖峰到來時，雙極型瞬態抑制二極管導通，正脈衝被鉗在固定值上；當大幅度負脈衝的尖峰到來時，雙極型瞬態抑制二極管導通，負脈衝被鉗在固定值上。在實際電路中，雙極型瞬態抑制二極管更為常用，如無特別說明，瞬態抑制二極管均是指雙極型。

圖5-31 瞬態抑制二極管性質說明

檢測

單極型瞬態抑制二極管具有單嚮導電性，其極性與好壞檢測方法和穩壓二極管相同。
雙極型瞬態抑制二極管的兩引腳無極性之分，用萬用表R×1k擋檢測時正、反向阻值應均為∞。雙極型瞬態抑制二極管擊穿電壓的檢測如圖5-32所示，二極管VD為整流二極管，白熾燈
用於降壓限流，在 220V 電壓正半周時 VD 導通，對電容充得上正下負的電壓，當電容兩端電壓上升到瞬態抑制二極管的擊穿電壓時，瞬態抑制二極管擊穿導通，兩端電壓不再升高，萬用
表測得的電壓近似為瞬態抑制二極管的擊穿電壓。該方法適用於檢測擊穿電壓小於300V的瞬態抑制二極管，因為220V市電的最高瞬間電壓可達