利用二极管单向导电的特性,常用二极管作整流器,把交流电变为直流电,即只让交流电的正半周(或负半周)通过,再用
电容器滤波形成平滑的直流。事实上好多电器的
电源部分都是这样的。二极管也用来做检波器,把高频信号中的有用信号“检出来”,老式收音机中会有一个“检波二极管”,一般用
2AP9型锗管。 二极管的类型也有好几种,对于
电子制作来说,常常用到以下的二极管: 用于稳压的稳压二极管,用于数字电路的开关二极管,用于调谐的变容二极管,以及光电二极管等,最常看见的是发光二极管。
4.发光二极管
(1) 符号 |
 | (2) 发光二极管
发光二极管在日常生活电器中无处不在,它能够发光,有红色、绿色和黄色等,有直径为3mm或5mm圆形的,也有规格为2×5mm长方形的。与普通二极管一样,发光二极管也是由半导体材料制成的,也具有单向导电的性质,即只有接对极性才能发光。 发光二极管的发光颜色一般和它本身的颜色相同,但是近年来出现了透明色的发光管,它也能发出红黄绿等颜色的光,只有通电了才能知道。 辨别发光二极管正负极的方法,有实验法和目测法。实验法就是通电看看能不能发光,若不能就是极性接错或是发光管损坏。 注意发光二极管是一种电流型器件,虽然在它的两端直接接上3V的电压后能够发光,但容易损坏,在实际使用中一定要串接限流电阻,工作电流根据型号不同一般为1mA到30mA。另外,由于发光二极管的导通电压一般为1.7V以上,所以一节1.5V的电池不能点亮发光二极管。同样,一般万用表的R×1档到R×1k档均不能测试发光二极管,而R×10k档由于使用15V的电池,能把有的发光管点亮。 用眼睛来观察发光二极管,可以发现内部的两个电极一大一小。一般来说,电极较小、个头较矮的一个是发光二极管的正极,电极较大的一个是它的负极。若是新买来脚较长的一个是正极。
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| (3) 发光二极管的伏安特性
发光二极管的伏安特性与普通二极管类似,但它的正向压降较大,并在正向压降达到一定值时发光。发光颜色和构成PN结的材料有关,通常有红、黄、绿、蓝和紫等颜色。发光亮度近似和工作电流密度成正比,但掺杂ZnO和GaP的发光二极管,其发光亮度随电流密度的增加会很快趋向饱和。另外,随结温的升高,LED的发光亮度将会减弱。 |
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由于发光二极管的响应时间(光信号对电信号的延迟时间)一般小于100ns,故直流信号、交流信号或脉冲信号均可作为它的驱动信号。 国产LED器件用FG × 1 × 2 × 3 × 4 × 5 × 6命名,其中×1表示材料,×1取值1,2,3分别对应LED的材料为GaAsP,饶GaAsAl和GaP。×2表示发光颜色,×2取1~6时表示发光颜色为红、橙、黄、绿、蓝和复色,× 3表示封装形式。× 4表示外形,取0 ~ 6各整数时,分别指发光二极管的外形为圆形、长方形、符号形、三角形、正方形、组合形和特殊形。× 5 × 6为序号。使用发光二极管时,若用电压源驱动,则应在电路中串接限流电阻,以防止LED中电流过大而损坏。用交流信号驱动时,为防止LED被反向击穿,可在两端反极性并连整流二极管。几种红色发光二极管的参数见表B313。
5.Z310半导体发光器件(2)LED数码管
常用的LED数码管如图T310(a)所示。它是利用发光二极管的制造工艺,由7个条状管芯 和一个点状管芯的发光二极管制成。LED数码管有两种不同的结构形式,其等效电路分别如图T311所示。当各段发光二极管的阳极连在一起作为公共端,因此称为共阳极数码管。工作时应当将阳极连电源正极,各驱动输入端通过限流电阻接相应的译码驱动器的输出。当译码驱动器的输出为低电平时,数码管相应的段变亮。 |
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T311 |
LED数码管各段发光二极管的伏安特性与普通二极管类似,只是正向压降稍大,在正向电流达到适当大小时就能发光。在一定范围内,发光亮度和正向电流的大小近似成正比,但正向电流应小于允许的最大电流,并应留有适当的裕量,一般以不超过极限电流的70%为宜。因此,它的驱动输入端和译码电路或电压源相连时,应当串接合适的限流电阻,以免损坏器件。 表B314列出了几种数码管的参数。
LED数码管的大小规格很多,一般尺寸大的工作电压也大,这是因为大尺寸数码管的每一段可能是由几个发光二极管串联组成,称为导光柱型。国产LED数码管的管脚排列规格很多,因此,使用时除查产品说明书外,主要采用实测的方法来确定各管脚的功能,下面以共阳极数码管为例来说明。 先按 图T312准备好测试线路,把数码管的左下角 接地,再使A端逐个和其它管脚接触。若A端和所有管脚都已接触过,而数码管各段全不亮,则左下角管脚即为阳极或空脚(设数码管是好的)。若A端接触管脚时数码管上某段变亮,则A端接触的管脚为阳极。然后使A和阳极连好,用地线分别接触阳极以外的各管脚,相应的段就会变亮,从而可确定管脚和显示段间的对应关系
| 6.Z312半导体光敏器件(2)光敏二极管
光敏二极管又称光电二极管,目前使用最多的是光电二极管。它有四种类型:PN结型,PIN结型,雪崩型和肖特基结型。以下简介PN结型光敏二极管。 PN结型光敏二极管同普通二极管一样,也是PN结构造,只是结面积较大,结深较浅,管壳上有光窗,从而使人射光容易注入PN结的耗尽区中进行光电转换,大的结面积增加了有效光面积,提高了光电转换效率。 在无光照射时,光敏二极管的伏安特性和普通二极管一样,此时的反向饱和电流叫暗电流,一般在几微安到几百微安之间,其值随反向偏压的增大和环境温度的升高而增大。在检测弱光电信号时,必须考虑用暗电流小的管子。 |
| 在有光照时,光敏二极管在一定的反偏电压范围内(UR35V),其反向电流将随光照强度(10-3 ~ 103 lx范围内)的增加而线性增加,这时的反向电流又叫光电流。因此,对应一定的光照强度,光敏二极管相当于一个恒流源。在有光照而无外加电压时,光敏二极管相当于一个电池,P区为正,N区为负。 光敏二极管有一定光谱响应范围,并对某波长的光有最高的响应灵敏度(峰值波长)。因此,为获取最大的光电流,应选择光谱响应特性符合待测光谱的光敏二极管,同时加大照度和调整入射的角度。 光敏二极管的响应时间,一般小于几百微秒,主要取决于结电容和外部电路电阻的乘积。
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