晶体二极管(diode)是最常见的半导体器件之一。晶体二极管有两个引脚,一个脚是正极(也称阳极A),另一个脚是负极(也称阴极K),所以它被称为二极管。二极管根据作用不同,可分为普通二极管、开关二极管、快恢复/超快恢复二极管、肖特基二极管、变容二极管、稳压二极管、发光二极管、红外发光二极管等。根据材料的不同可分为硅二极管和锗二极管。
1.二极管的特点
二极管有正极、负极之分(或称阳极与阴极),并且导通电流只能从二极管的正极流向负极。严格地说,二极管是一个非线性器件,当二极管两端的电压加到一定时,二极管才开始导通,当电压大到一定程度时,电流就不再上升。
通常把二极管导通时的电压称为起始电压。不同材料构成的二极管的起始电压不同,一般来说,锗材料二极管的起始电压为0.25V左右;硅材料二极管的起始电压为0.65V左右。
2.普通二极管
(1)普通二极管的识别
普通二极管是利用二极管的单向导电性来工作的,有两个引脚,有白色或黑色竖条的一端为负极,如图2-23所示。常见的普通二极管有1N4001~1N4007(1A)、1N5401~1N5408(3A)等。
图2-23 普通二极管
(2)普通二极管的检测
采用数字式万用表测量二极管的正向电阻(实际测量的是导通压降)时,应将红表笔接二极管的正极、黑表笔接二极管的负极(有白色或黑色竖条的一端为负极),而调换表笔后就可以测量二极管的反向电阻(实际为反向导通压降)。采用数字式万用表测量时也有在路测量和非在路测量两种方法,但无论哪种测量方法,都应将万用表置于PN导通压降测量挡,俗称“二极管”挡。
1)在路测量。将数字式万用表置于“二极管”挡,红表笔接二极管的正极,黑表笔接二极管的负极,正向导通压降(正向阻值)显示数值为0.581左右;调换表笔后,数值为1,表明反向导通压降(反向阻值)为无穷大,说明被测二极管正常,如图2-24所示。若正向导通压降(正向阻值)大,说明二极管导通性能差;若反向导通压降(反向阻值)小,说明二极管漏电或击穿。
图2-24 普通二极管的在路测量
2)非在路测量。若在路测量异常或购买二极管时,则采用非在路测量的方法进行确认,采用数字式万用表非在路测量二极管的正向阻值时,显示数值为0.559左右;调换表笔后,显示的数值为1,如图2-25所示。
提示
由于半桥整流堆和全桥整流堆是由2只或4只二极管构成的,所以可通过检测每只二极管的正、反向导通压降(导通阻值)来判断它是否正常。
图2-25 普通二极管的非在路测量
3.快恢复/超快恢复二极管的测量
快恢复/超快恢复二极管的外形和普通二极管基本相同。
采用数字式万用表在路测量快恢复/超快恢复二极管时,应将它置于“二极管”挡,红表笔接二极管的正极,黑表笔接二极管的负极,此时显示数值为0.416左右;调换表笔后,阻值为无穷大,如图2-26所示。否则二极管损坏。
提示
在路测量时,阻值和非在路测量的数值基本相同。
图2-26 快恢复二极管的非在路测量
4.稳压二极管
(1)稳压二极管的识别
稳压二极管简称稳压管,它是利用二极管的反向击穿特性来工作的。稳压二极管的外形和普通二极管基本相同,如图2-27所示。
(2)稳压二极管的标注
图2-27 稳压二极管
稳压二极管的稳压值多采用直标法和色环标注法。直标法就是在稳压二极管表面上直接标明二极管的名称或者稳压二极管的击穿电压值(稳压值),并通过一条白色或其他颜色的色环表示极性。色环标注法就是通过色环对稳压值进行标注。目前,多采用直标法。
(3)稳压二极管的检测(www.daowen.com)
稳压二极管损坏常见的故障现象是开路、击穿和稳压值不稳定。稳压二极管测量也可以用数字式万用表和阻值万用表进行测量。怀疑稳压二极管击穿或开路时,可采用在路测量法进行判断。而检测稳压二极管的稳压值时应采用指针式万用表电阻挡测量或采用稳压电源结合万用表测量的方法。
1)指针式万用表电阻挡测量。将万用表置于R×10k挡,并将指针调零后,用红表笔接稳压二极管的正极,黑表笔接稳压二极管的负极,当指针摆到一定位置时,从万用表直流10V挡的刻度上读出其稳定数据。估测的数值为10V减去刻度上的数值,再乘以1.5即可。例如,测量12.7V稳压二极管时,指针停留在1.5V的位置,这样,(10-1.5)V×1.5=12.75V,说明被测稳压二极管的稳压值大约为12.75V,如图2-28所示。
图2-28 指针式万用表检测 稳压二极管的稳压值
提示
若被测稳压二极管的稳压值高于万用表R×10k挡电池电压值(9V或15V),则被测的稳压二极管不能被反向击穿导通,也就无法测出该稳压二极管的反向电阻阻值。
2)使用稳压电源、万用表电压挡测量。将一只1kΩ电阻和一只稳压二极管串联后,接在稳压电源的直流电压输出端子上,打开稳压电源的开关,并调整旋钮使其输出电压为15V后,测稳压二极管两端电压时,显示屏显示的数值为12.23,说明被测稳压二极管的稳压值是12V,如图2-29所示。
图2-29 用稳压电源和万用表检测稳压二极管的稳压值
提示
测试过程中,也可以逐步旋转稳压电源的输出旋钮,使输出电压逐渐增大,测量稳压二极管两端的电压值,待稳压电源输出电压升高,而稳压二极管两端电压保持稳定后,所测电压值就是该稳压二极管的稳压值。
5.开关二极管
开关二极管也是利用其单向导电特性来实现开关控制功能的,它导通时相当于开关接通,截止时相当于开关断开。目前应用的开关二极管最常见的是1N4148、1N4448。它的实物外形与图2-30所示的稳压二极管基本相同,而电路符号和普通二极管相同。
开关二极管的检测和快恢复二极管的相同,这里不再介绍。
6.发光二极管
(1)发光二极管的识别
发光二极管(LED)简称发光管,它主要应用在电子产品中用作电源或工作状态的指示灯。发光二极管一般分发红光、绿光、黄光等几种,它有二脚和三脚两种。二脚型发光二极管仅有一个发光管,三脚型发光二极管内有两个发光颜色不同的发光二极管,如图2-30所示。
图2-30 发光二极管
发光二极管的工作电流一般为几毫安(mA)至几十毫安,发光二极管的发光强度基本上与发光二极管的正向电流呈线性关系。发光二极管只工作在正向偏置状态。正常情况下,发光二极管的正向导通电压为1.5~3V,常见的发光二极管导通电压多为1.8V左右。
提示
若流过发光二极管的导通电流太大,就有可能造成发光二极管过电流损坏。在实际应用中,一般在发光二极管供电回路中串接一只限流电阻,以防止它过电流损坏。
(2)发光二极管的检测
首先,将数字式万用表置于“二极管”挡,把红表笔接发光二极管的正极,黑表笔接发光二极管的负极,此时不仅显示屏显示1.766左右的数值,而且发光二极管可以发出较弱的光;调换表笔后发光二极管不能发光,万用表的显示屏显示的数值为1,即阻值变为无穷大,说明被测的发光二极管是正常的,如图2-31所示。若阻值异常或发光二极管不能发光,则说明该发光二极管已损坏。
图2-31 数字式万用表检测发光二极管示意图
提示
若不清楚发光二极管的正、负极,可以通过查看管帽内晶片的体积来确认,体积大晶片所接的引脚是负极,体积小晶片所接的引脚是正极。另外,测量发光二极管使它发光时,红表笔所接的引脚是正极,黑表笔接的引脚是负极。
7.二极管的更换
二极管损坏后最好采用相同种类、相同参数的二极管更换,若没有同型号的二极管,也应采用参数相近的二极管更换。例如稳压二极管损坏后,必须采用相同型号的稳压二极管更换;再如,发光二极管损坏后必须用同型号的发光二极管更换。而市电整流电路的1N4007损坏后,可以用参数相近的1N4004更换。
注意
维修开关电源时,绝对不能用低频二极管更换高频二极管,如不能用1N4007更换RU2。另外,在更换稳压二极管时,必须采用稳压值和功率值相同的稳压二极管进行更换。
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