2.1 晶体二极管的种类、功能特点、标注方法

晶体二极管是一种常用的半导体器件，简称二极管。它是由一个P型半导体和N型半导体形成的P—N结，并在P—N结两端引出相应的电极引线，再加上管壳密封制成的。

2.1.1 晶体二极管的种类

晶体二极管种类有很多，根据实际功能的不同，分为整流二极管、检波二极管、稳压二极管、发光二极管、光敏二极管、变容二极管、开关二极管、双向触发二极管及快恢复二极管等。

1.整流二极管（VD）

整流二极管的图形符号为“ ”。其主要作用是将交流整流成直流。整流二极管主要用于整流电路中。图 2-1 为整流二极管的实物外形。

整流二极管的外壳封装常采用金属壳封装、塑料封装和玻璃封装三种形式。由于整流二极管的正向电流较大，所以整流二极管多为面接触型二极管，结面积大、结电容大，但工作频率低。

2.检波二极管（VD）

检波二极管是利用二极管的单向导电性把叠加在高频载波上的低频信号检出来的器件。其图形符号为“ ”。这种二极管具有较高的检波效率和良好的频率特性，常用在收音机的检波电路或收录机的自动增益控制电路中。图 2-2 为检波二极管的实物外形。检波二极管的封装多采用玻璃或陶瓷外壳，以保证良好的高频特性。

检波效率是检波二极管的特殊参数。它是指在检波二极管输出电路的电阻负载上产生的直流输出电压与加在输入端的正弦交流信号电压峰值之比的百分数。

3.稳压二极管（VZ）

稳压二极管常用的图形符号为“ ”或“ ”，是由硅材料制成的面接触型晶体二极管，利用P—N结反向击穿时的电压基本上不随电流的变化而变化的特点来达到稳压的目的。稳压二极管的实物外形如图 2-3 所示。从外形上看，它与普通小功率整流二极管相似，主要有塑料封装、金属封装和玻璃封装三种封装形式。

值得注意的是，稳压二极管工作在反向偏压的环境时，必须限制反向通过的电流可以安全工作在反向击穿状态。如果反向电流过大，则同样也会造成稳压二极管的损坏。

4.发光二极管（LED）

发光二极管常用于显示器件或光电控制电路中的光源。其图形符号为“ ”。这种二极管是一种利用正向偏置时， PN结两侧的多数载流子直接复合释放出光能的发射器件，通常用元素周期表中的Ⅲ族和V族元素的砷化镓、磷化镓等化合物制成。发光二极管在正常工作时处于正向偏置状态，在正向电流达到一定值时就发光。图 2 -4 为发光二极管的实物外形。

采用不同材料制成的发光二极管可以发出不同颜色的光，常见的有红光、黄光、绿光、橙光等。除这些单色发光二极管外，还有可以发出两种颜色光的双向变色二极管和三色发光二极管。

5.光敏二极管（VD）

光敏二极管又称为光电二极管。它的图形符号为“ ”。光敏二极管的特点是当受到光照射时，二极管反向阻抗会随之变化（随着光照射的增强，反向阻抗会由大到小），利用这一特性，光敏二极管常作为光电传感器件使用。图 2-5 为光敏二极管的实物外形。

6.变容二极管（VD）

变容二极管是利用P—N结的电容随外加偏压而变化这一特性制成的非线性半导体元件，在电路中起电容器的作用，被广泛地用于超高频电路中的参量放大器、电子调谐及倍频器等高频和微波电路中。其图形符号为“ ”或“ ”。图 2-6 为变容二极管的实物外形。

变容二极管是利用P—N结空间电荷具有电容特性的原理制成的特殊二极管。该二极管是一个电压控制的微调电容器，主要用于调谐电路。变容二极管为反偏压二极管。其结电容就是耗尽层的电容。电容量的大小除了与本身的结构和制造工艺有关外，还与外加电压有关。结电容的容量随反向电压的增大而减小。

7.开关二极管（VD）

开关二极管的图形符号为“ ”，是利用晶体二极管的单向导电性，为在电路上进行“开”或“关”的控制而特殊设计制造的一类二极管。这种二极管导通/截止速度非常快，能满足高频和超高频电路的需要，广泛应用在开关和自动控制等电路中。图 2-7 为开关二极管的实物外形。

开关二极管一般采用玻璃或陶瓷外壳封装以减小管壳的电容量。

通常开关二极管从截止（高阻抗）到导通（低阻抗）的时间被称为“开通时间”；从导通到截止的时间被称为“反向恢复时间”；两个时间的总和统称为“开关时间”。开关二极管的开关时间很短，是一种非常理想的电子开关，具有开关速度快、体积小、寿命长、可靠性高等特点。

8.双向触发二极管（VD）

双向触发二极管（简称DIAC）是具有两端对称性的半导体器件。其图形符号为“ ”。常用来触发双向晶闸管或用于过压保护、定时、移相电路。图 2-8 为双向触发二极管的实物外形。

9.快恢复二极管（VD）

快恢复二极管（ FRD）也是一种高速开关二极管。其图形符号为“ ”。这种二极管的开关特性好，反向恢复时间很短，正向压降低，反向击穿电压较高（耐压值较高），主要应用在开关电源、 PWM脉宽调制电路及变频等电子电路中。快恢复二极管的引脚较粗，实物外形如图 2-9所示。

在很多电子产品中还有很多的贴片型晶体二极管。其实物外形如图 2-10所示。

有些人将贴片型普通二极管与黑色贴片式钽电解电容器混淆，在识别时主要通过元器件的名称标识进行区分。

2.1.2 晶体二极管的功能特点

晶体二极管的图形符号为“ ”，最重要的特性就是单向导电性，即在电路中，电流只能从晶体二极管的正极流入，负极流出。晶体二极管在电路中主要起整流和稳压的作用。

1.二极管的正向特性

在电子电路中，将晶体二极管的正极接在高电位端，负极接在低电位端，晶体二极管就会导通。这种连接方式被称为正向偏置。必须说明，当加在晶体二极管两端的正向电压很小时，晶体二极管仍然不能导通，流过晶体二极管的正向电流十分微弱。只有当正向电压达到某一数值（这一数值被称为“门槛电压”，锗管约为 0.2V，硅管约为 0.6V）以后，晶体二极管才能真正导通，如图 2-11 所示。导通后，晶体二极管两端的电压基本上保持不变（锗管约为 0.3V，硅管约为 0.7V），称为晶体二极管的“正向压降”。

2.二极管的反向特性

在电子电路中，将晶体二极管的正极接在低电位端，负极接在高电位端，此时晶体二极管中几乎没有电流流过，晶体二极管处于截止状态。这种连接方式被称为反向偏置。晶体二极管处于反向偏置时，仍然会有微弱的反向电流流过晶体二极管，被称为漏电流。反向电流（漏电流）有两个显著特点：一是受温度影响很大；二是反向电压不超过一定范围时，电流大小基本不变，即与反向电压大小无关，因此反向电流又被称为反向饱和电流，如图 2-12 所示。

3.二极管的击穿特性

当晶体二极管两端的反向电压增大到某一数值时，反向电流会急剧增大，晶体二极管将失去单向导电特性。这种状态被称为晶体二极管的击穿，如图 2-13 所示。

图 2-14 是由晶体二极管构成的整流电路。可以看到，220V交流电压经过变压器降压后由次级线圈输出交流低压，再经晶体二极管VD整流，将原本交变的交流电压信号整流成同相脉动的直流电压信号。半波整流电路把输入的交流信号变成了脉动的直流信号，但是变换后的波形只有输入时的一半，因此电路对电源的利用率低，而且输出电压和电流的脉动较大，因此只适用于要求不高的小电流的场合。

根据晶体二极管的单向导通、反向截止的特性，假设只要晶体二极管两端的电压大于零，晶体二极管即可导通；只要晶体二极管两端的电压小于或等于零，晶体二极管就会截止。那么，当交流低压u ₂ 处于正半周时，晶体二极管VD都处于导通状态，因此在负载R上可以得到与交流低压u ₂ 正半周时相同的电压；而当交流低压u ₂ 处于负半周时，晶体二极管VD处于截止状态，换句话说，就是当交流低压u ₂ 处于负半周时，负载R上没有电流流过，直到下一个正半周时，负载R _L 上才又有电流流过。如此往复，通过晶体二极管就将原本交变的交流电压信号整流成同相脉动的直流电压信号。这就是晶体二极管的整流的过程。

图 2-15 为稳压二极管构成的稳压电路（图中， VDZ为稳压二极管）。可以看到，在该电路中，二极管VDZ的负极接在外加电压的高端，正极接外加电压的低端，使整个二极管处于反向偏置状态。

当晶体二极管VDZ反向电压出现突变时，电流急剧增加，晶体二极管VDZ被“击穿”，反向电流骤增、反向电压恒定，从而达到稳定直流电压的作用。

值得说明的是，稳压二极管VDZ是一种用特殊工艺制造的面结合型硅晶体二极管，电路中的击穿并不会使其损坏（电流要限制在额定的范围内，如果电流过大，则也会烧坏）。

2.1.3 晶体二极管的识别标注方法

1.普通二极管的电路标注与识别

普通半导体二极管在电路中常用字母“D” + “数字序号”标注。

由于二极管有极性的区分，对于小功率二极管来说，如图 2-16 （ a）所示，在二极管的表面，靠近左端的引脚有一个色环标注，这表明该端引脚为二极管的K极（负极），另一端即为二极管的正极。

在电路板上，有时也可以通过二极管的电路符号标注来判别二极管及其引脚极性。如图 2-16 （b）所示，在电路板的背面，可以通过“D566”来判别这是一个二极管，而通过“ ”符号标注便可以清楚地知道该二极管的引脚极性。

2.稳压二极管的标注与识别

稳压二极管在电路中常用字母“ZD” + “数字序号”标注。图 2-17为实际电路中的稳压二极管。可以看到，稳压二极管的极性也是通过二极管封装外壳上的色环标注来识别，即带有色环标注的一端为二极管的K极（负极），另一端为二极管的A极（正极）。

图 2-18 为电路板背部标识。可以看到，稳压二极管的图形符号为“ ”，通过该标注可以清晰地知道稳压二极管两端的极性。

3.整流二极管的标注与识别

整流二极管与普通二极管的电路符号和标注方法基本一致。在整流电路中，整流二极管应用非常普遍，其中以塑料外壳封装的形式最为常见。图 2-19 为实际电路中的整流二极管。在黑色的外壳上有白色环标注的一端即为整流二极管的K极（负极），另一端为二极管的A极（正极）。

4.发光二极管的标注与识别

发光二极管从外形上很好辨认，作为可发光器件，发光二极管常用在电子产品中的操作显示电路中。图 2-20 为实际电路中的发光二极管（发光二极管在电路上常以字母“D”或“LED”标识）。

在通常情况下，发光二极管可以通过引脚的长短来判别极性，如图 2-21所示。引脚相对较长的一端为发光二极管的A极（正极），较短的一端为二极管的K极（负极）。如果在电路中无法判别引脚的长短，则可通过电路板背部的电路符号标识或直接通过万用表检测阻抗进行引脚极性的判别（具体判别方法将在后面的章节中介绍）。

5.双向触发二极管的标注与识别

双向触发二极管在电路板上常以“DIAC”的英文简写形式或“ ”符号形式进行标注，如图 2-22 所示。

6.检波二极管的标注与识别

图 2-23 为实际电路中的检波二极管，从其表面封装的色环标识即可判断该二极管的极性。

从外形上看，许多二极管的体积和封装形式都大体相同。通常，检波二极管主要应用在收音机的检波电路或收录机的自动增益控制电路中。

在实际电子电路中，还有许多大功率的二极管，从外形上看体积较大，主要应用在电源电路或保护电路中，由于功率很高，有些常配以散热片来加强散热。另外，还有一些二极管引脚上装有磁环，主要用于吸收干扰脉冲，防止脉冲辐射影响电路中的其他电子元器件。具体外形如图 2-24所示。