【彩电中AFC是什么电路】半导体二极管知识全面掌握，二极管所有知识点共享

二极管是比较常用的半导体部件，有两个电极，种类繁多。兴趣有一个PN结，PN结两端各出一条引线，使用塑料、玻璃或金属材料作为封装盒，形成晶体二极管。

一、二极管特性

半导体二极管的核心是PN结，其特性是PN结的特性——单向导电性。利用伏安特性曲线可视化二极管的单向导电性。

如果电压是横坐标，电流是纵坐标，那么将电压和电流的相应值作为连接平滑曲线的图解法，就形成了二极管的电压特性曲线。

1.正向特性

二极管两端加上正向电压会产生正向电流，如果正向电压小，则正向电流非常小(几乎为零)，这部分称为死区，该点的电压为死区电压或阈值电压(也称为阈值电压)，硅管道约为0.5V，锗管道约为0.1V。

正向电压超过临界电压时，正向电流急剧增加，二极管表示小电阻，处于通过状态。此时，硅胶管正向传导压降约为0.6~0.7V，锗管约为0.2~0.3V。

二极管正向通流时，它的正向电流不能超过最大值。否则PN结可能会烧坏。

2.翻转特性

二极管两端加反电压，在起始范围内二极管等于非常大的电阻，反电流很小，不会随着反压力而变化。此时，电流称为逆饱和电流IR。

3.反转破坏特性

二极管反向压力加到一定值后，反向电流急剧增加，这称为反向。此时，该电压称为反向屈服电压，用UBR表示。

4.温度对特性的影响

二极管的核心是PN结，所以导电性与温度有关，温度升高时二极管正向特性曲线向左移动，正向压降降低。反向特性曲线下移，反向电流增加。

二、二极管分类

1、根据半导体材料分类。

二极管可以根据使用的材料分为锗(Ge)二极管、硅(Si)二极管、砷化镓(GaAs)二极管、磷化镓(GaP)二极管等。

2、以包装形式分类

二极管可以根据封装形式分为塑料二极管、玻璃二极管、金属二极管、片状二极管和不带引线的圆柱形二极管。

3、按结构分类。

半导体二极管主要依靠PN结工作。与PN结不可分离的点接触型和肖特基型也包括在普通二极管的范围内。包括这两种模型，根据PN结结构面的特点，对晶体二极管进行如下分类。

点接触二极管

点接触型二极管是在锗或硅材料的单一芯片上按压金属针时通过电流法形成的。因此，PN结的静电容量小，适用于高频电路。但是，与面连接型相比，点接触二极管的正向和反向特性都不好，因此不能用于高电流和整流。因为结构简单，所以价格便宜。对于小信号的检测、整流、调制、混合、限制等一般用途，是适用范围较广的类型。

键控二极管

结合型二极管是通过焊接锗或硅的单一芯片或焊接银的细线形成的。其特性介于点接触二极管和合金二极管之间。与点接触型相比，键二极管的PN结容量略有增加，但正向特性特别好。多用于交换机，有时适用于剑波和电源整流(50毫安以下)。在基型二极管中，焊接金线中的二极管有时被称为金干型，焊接银丝中的二极管被称为银干型。

合金二极管

通过在n型锗或硅的单一芯片上制造合金铟、铝等金属的方法形成PN结。正向电压低，适合大电流整流。其PN结反转时静电容量大，不适合高频检波和高频整流。

扩散二极管

在高温的P型杂质气体中加热N型锗或硅的单芯片，使单芯片表面的一部分成为P型，形成PN结。PN结正向电压降，适用于大电流整流。最近，利用大电流整流器的主流从硅合金型转移到了硅扩散型。

台面二极管

PN结的制作方法与扩散型相同，但只保留PN结和必要的部分，用药品腐蚀不必要的部分。剩下的部分是以半出面型命名的。早期生产的烹饪队形是在半导体材料上使用扩散法制作的。因此，这种烹饪队形也被称为扩散烹饪队形。这种类型的大电流整流用产品型号很少，但小电流开关用产品型号很多。

平面二极管

在半导体单片机(主要是N型硅单晶板)中扩散P型杂质，利用硅表面氧化膜的屏蔽作用，只选择性扩散N型硅单晶的一部分而形成的PN结。因此，不需要药物腐蚀作用来调整PN结面积。这是因为半导体表面制作平坦而得名的。另外，PN结合的表面被氧化膜覆盖，被公认为稳定性和寿命较长的类型。最初，对使用的半导体材料使用外延。

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。

三、按用途分类

1、检波用二极管

检波主要是将高频信号中的低频信号检出，这一作用经常用于收音机中。

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

由于二极管具有单向导电性，因此可将方向交替变换的交流电转换为单一方向的脉冲直流电，完成整流的功能。

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

由于在二极管两端加正向电压使其导通后，其正向压降基本保持不变，因此其在电路中可以作为限幅元件，将信号的幅度限制在一定的范围内。

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

由于二极管具有单向导电性，在正向电压作用下电阻很小，相当于通路，类似于开关打开状态;而在反向电压作用下电阻很大，相当于断路，类似于开关闭合状态。二极管具有的这种开关特性，使得其可以组成各种逻辑电路。

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

可以通过对其施加反向电压来改变其PN结的静电容量，从而达到变容的功能，经常于电视机高频头的频道转换和调谐电路。

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

稳压二极管是一种工作于反向击穿状态的面结型硅二极管，在稳压电路中串入限流电阻，限制稳压二极管击穿后电流值，使得其击穿状态可以一直保持下去。

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（PINDiode）

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（AvalancheDiode）

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（TunnelDiode

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（StepRecovaryDiode）

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（SchottkyBarrierDiode）

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。经常应用于VCD、DVD、计算器等显示器上，例如电脑硬盘的指示灯、充电器的指示灯等都是发光二极管在生活中的应用。

20、硅功率开关二极管

硅功率开关二极管具有高速导通与截止的能力。它主要用于大功率开关或稳压电路、直流变换器、高速电机调速及在驱动电路中作高频整流及续流箝拉，具有恢复特性软、过载能力强的优点、广泛用于计算机、雷达电源、步进电机调速等方面。

21、旋转二极管

主要用于无刷电机励磁、也可作普通整流用。

四、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。

五、按工作频率分类

二极管按工作频率可分为高频二极管和低频二极管。

六、按电流容量分类

二极管按其电流容量可分为大功率二极管（电流为5A以上）、中功率二极管（电流在1-5A）和小功率二极管（电流在1A以下）。