半导体是指电导率处于强导电性金属与绝缘体之间的材料。
二极管是一种由两种不同半导体区域(即P层和N层)构成的电子元件。使用塑料或金属外壳对半导体晶体进行保护,以免受到机械损伤。两种半导体层与外部进行电气连接P层形成阳极,而N层形成阴极。二极管结构和电路符号如图11.4-11所示。
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检查二极管最好的方法是检测二极管的单向导电特性。
用万用表检测二极管的电阻,如果二极管正极的电阻比较小,反向电阻比较大,说明二极管是良好的;如果二极管正反向电阻都比较大或比较小,那么可以判断二极管是损坏的。
(1)发光二极管(图11.4-12)发光二极管(LED)是PN结二极管,当发光二极管正向导通时能够发光。
特性:比普通的灯泡发热小,寿命长;以低功率消耗发出亮光;只需较低电压即可工作。
LED必须始终与一个电阻串联在一起,以便限制经过发光二极管的电流。
一个LED的N层掺杂较多时,P层的掺杂只能较少。这样二极管接入流通方向时,电流几乎只通过电子运载。P层内出现空穴与电子结合(复合)的情况时,释放出能量。根据具体半导体材料,这种能量以可见光或红外辐射形式释放出来。由于P层非常薄,因此可能有光线溢出。
(2)光敏二极管：
光敏二极管是PN结二极管(图114-13),由半导体和透镜组成。
如果在有光线照射的光敏二极管上加上反向电压,则反向电流就会通过。它的电流强度的变化与照在光敏二极管的光线多少成比例。当在光敏二极管上加上反向电压时,通过测试它的逆向电流的多少就可确定光照量的多少。
(3)稳压二极管：
将稳压二极管(又称齐纳二极管)接入阻隔方向。如果在阻隔方向上超过一个特定的电压,电流就会明显提高,二极管即可导电。通过提高掺杂物质的含量可使阻隔层变得很薄,因此电压为1~200V时就会击穿(图11.4-14)。为了在出现击穿电压时电流迅速升高而不会造成二极管损坏,必须通过一个相应的电阻限制电流。稳压二极管在车辆电子系统中用于稳压和限制电压峰值。
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稳压二极管(齐纳二极管)反向导通的电压为齐纳电压。齐纳电压的特性是无论电流强弱,都能够保持工作常量电流。
齐纳二极管可以根据其具体应用不同产生不同的齐纳电压。
(4)整流二极管整流二极管是利用PN结的单向导电特性,把交流电变成脉动直流电。因流过整流二极管的电流较大,故多采用面接触性材料封装的二极管。另外,整流极管的参数除前面介绍的几个外,还有最大整流电流,是指整流二极管长时间工作所允许通过的最大电流值。它是整流二极管的主要参数,是选择整流二极管的主要依据。
(5)晶体管晶体管是由三个半导体层组成的电子元件,又称三极管。每个半导体层都各有一个电气接头。根据半导体层的分布方式分为PNP品体管和NPN晶体管。这三个半导体层及其接头称为发射极(E)、基极(B)和集电极(C)。电荷载体从发射极移动到基极(发射出去)并由集电极吸收。因此晶体管有两个PN结,一个位于发射极与基极之间另一个位于集电极与基极之间。晶体管结构见图11.4-15。
特性:在普通三极管中,集电极电流l和基极电流l的关系如图11.4-16所示。普通三极管有两个基本的应用功能,“A”部分可以作为信号放大器,“B”部分可以作为开关。
三极管用于数字电路举例,如图11.4-18所示。
(6)光敏三极管(图11.4-19)当光敏三极管接收到光时而集电极加电源正极、发射极接地,这时就会产生电流通过电路。通过电路的电流强度是根据光敏三极管上的光照量而变化的。
因此,照在光敏三极管上的光照量和普通三极管通过基极电流的光照量有同样的功能。
如图11.4-20所示,在汽车中光敏三极管用于减速传感器等。
