变容二极管工作原理(变容二极管工作原理和应用)

晶体二极管为一个由p型半导体和n型半导体形成的p-n结，在其界面处两侧形成空间电荷层，并建有自建电场。

当不存在外加电压时，由于p-n结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。

当外界有正向电压偏置时，外界电场和自建电场的互相抑消作用使载流子的扩散电流增加引起了正向电流。

当外界有反向电压偏置时，外界电场和自建电场进一步加强，形成在一定反向电压范围内与反向偏置电压值无关的反向饱和电流I0。

二极管（英语：Diode），电子元件当中，一种具有两个电极的装置，只允许电流由单一方向流过。许多的使用是应用其整流的功能。而变容二极管（VaricapDiode）则用来当作电子式的可调电容器。

大部分二极管所具备的电流方向性，通常称之为“整流（Rectifying）”功能。

二极管最普遍的功能就是只允许电流由单一方向通过（称为顺向偏压），反向时阻断（称为逆向偏压）。

因此，二极管可以想成电子版的逆止阀。

然而实际上二极管并不会表现出如此完美的开与关的方向性，而是较为复杂的非线性电子特征——这是由特定类型的二极管技术决定的。

二极管使用上除了用做开关的方式之外还有很多其他的功能。

早期的二极管包含“猫须晶体（"Cat'sWhisker"Crystals）”以及真空管(英国称为“热游离阀（ThermionicValves）”)。

现今最普遍的二极管大多是使用半导体材料如硅或锗。

1、正向性

外加正向电压时，在正向特性的起始部分，正向电压很小，不足以克服PN结内电场的阻挡作用，正向电流几乎为零，这一段称为死区。

这个不能使二极管导通的正向电压称为死区电压。

当正向电压大于死区电压以后，PN结内电场被克服，二极管正向导通，电流随电压增大而迅速上升。

在正常使用的电流范围内，导通时二极管的端电压几乎维持不变，这个电压称为二极管的正向电压。

2、反向性

外加反向电压不超过一定范围时，通过二极管的电流是少数载流子漂移运动所形成反向电流。由于反向电流很小，二极管处于截止状态。这个反向电流又称为反向饱和电流或漏电流，二极管的反向饱和电流受温度影响很大。

3、击穿

外加反向电压超过某一数值时，反向电流会突然增大，这种现象称为电击穿。

引起电击穿的临界电压称为二极管反向击穿电压。

电击穿时二极管失去单向导电性。

如果二极管没有因电击穿而引起过热，则单向导电性不一定会被永久破坏，在撤除外加电压后，其性能仍可恢复，否则二极管就损坏了。

因而使用时应避免二极管外加的反向电压过高。

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变容二极管工作原理和应用

二极管有哪些用途-二极管的用途分类

二极管在电路中的应用是必不可少的,无论是做整流电路还是钳位作用还是其他的一些作用,都会用到它。下面，我为大家分享二极管的用途分类，快来看看吧!。

变容二极管

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。

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着地短。

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。

稳压二极管

这种管子是利用二极管的反向击穿特性制成的，在电路中其两端的电压保持基本不变，起到稳定电压的作用。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、2CW56等;将两个互补二极管反向串接以减少温度系数则为2DW型。

稳压二极管的温度系数α：α表示温度每变化1℃稳压值的变化量。

稳定电压小于4V的管子具有负温度系数(属于齐纳击穿)，即温度升高时稳定电压值下降(温度使价电子上升较高能量);稳定电压大于7V的管子具有正温度系数(属于雪崩式击穿)，即温度升高时稳定电压值上升(温度使原子振幅加大，阻碍载流子运动);而稳定电压在4~7V之间的管子，温度系数非常小，近似为零(齐纳击穿和雪崩击穿均有)。

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。

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。

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。

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。

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。

可作为续流二极管，在开关电源的电感中和继电器等感性负载中起续流作用。

阻尼二极管

阻尼二极管多用在高频电压电路中，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。常用的阻尼二极管有2CN1、2CN2、BSBS44等。

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。

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。

检波二极管

检波二极管的.主要作用是把高频信号中的低频信号检出。

它们的结构为点接触型，所以其结电容较小，工作频率较高。

一般都采用锗材料制成。

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。

整流二极管

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，因此结电容较大，一般为3kHZ以下。

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。

限幅二极管

二极管正向导通后，它的正向压降基本保持不变(硅管为0.7V，锗管为0.3V)。利用这一特性，在电路中作为限幅元件，可以把信号幅度限制在一定范围内。

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。

调制二极管

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。

混频二极管

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。

放大二极管

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。

开关二极管

二极管在正向电压作用下电阻很小，处于导通状态，相当于一只接通的开关;在反向电压作用下，电阻很大，处于截止状态，如同一只断开的开关。利用二极管的开关特性，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。

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、蓝单色光。随着技术的进步，近来研制成了白光高亮二极管，形成了LED照明这一新兴产业。

还用于VCD、DVD、计算器等显示器上。

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。