易错二 晶体二极管《电子技术基础与技能》四川省（对口招生）电子信息类 易错题精讲

四川省（对口招生）《电子技术基础与技能》 易错题精讲 易错点二 晶体二极管 例1 稳压二极管工作在稳压状态时，其两端所加电压为 ( ) A.正偏电压，且不低于击穿电压 B.正偏电压，且不高于击穿电压 C.反偏电压，且不低于击穿电压 D.反偏电压，且不高于击穿电压 【错解】D 【错因】对晶体二极管特性未掌握。 【正解】C 【解析】稳压二极管的正常工作状态是反向击穿状态。 【避错攻略】 1、 晶体二极管的符号与分类 （一）电路符号 晶体二极管简称二极管，是一种单向导电的半导体器件，核心特性为单向导电性。其标准电路符号由三角形和竖线组成，三角形端为正极（阳极、A极），竖线端为负极（阴极、K极）。 符号含义：电流可从正极流入、负极流出，反向则截止无电流通过，直观体现单向导电特性。稳压二极管有专属独立电路符号，区别于普通二极管。 （二）常用分类 二极管可根据材料、功能、结构分为多类，常用核心分类如下： 1.按半导体材料分类 硅二极管：最常用，反向漏电流小、耐高温、稳定性好，导通电压约0.7V，广泛用于整流、稳压电路。 锗二极管：导通电压低，约0.3V，灵敏度高，但反向漏电流大、热稳定性差，多用于高频检波、小信号电路。 2.按功能用途分类 整流二极管：主要用于交流转直流的整流电路，承受正向电流大、反向耐压高。 检波二极管：适用于高频小信号电路，提取调制信号，结电容小、响应速度快。 稳压二极管（齐纳二极管）：工作在反向击穿区，用于电路稳压、过压保护。 发光二极管（LED）：通电发光，用于指示、照明、显示电路。 光敏二极管：受光照控制导通程度，多用于光电检测、光信号转换电路。 3.按结构工艺分类：点接触型二极管、面接触型二极管、平面型二极管。 二、二极管型号命名、主要参数及伏安特性（理解掌握） （一）国产二极管型号命名规则 国产半导体二极管型号由四部分组成，核心编码规则如下： 1.第一部分：数字，表示器件电极数，二极管固定为2。 2.第二部分：字母，表示材料与极性，A-N型锗材料、B-P型锗材料、C-N型硅材料、D-P型硅材料。 3.第三部分：字母，表示器件用途类型，Z-整流管、W-稳压管、P-检波管、L-整流堆、G-光敏管等。 4.第四部分：数字，表示序号，用于区分同类型不同规格参数的器件。 示例：2CZ56——硅材料、N型、整流二极管；2CW54——硅材料、N型、稳压二极管。（二）核心主要参数 二极管参数是选型、电路设计的核心依据，关键参数如下： 1.最大整流电流IF：二极管长期正常工作时，允许通过的最大正向平均电流，超过该值会导致器件过热烧毁。 2.最高反向工作电压URM：二极管正常工作时，允许施加的最大反向电压，为反向击穿电压的一半左右，超过该值易发生反向击穿。 3.反向饱和电流IR：二极管加额定反向电压时的微小漏电流，数值越小说明二极管单向导电性能越好，硅管远小于锗管。 4.正向导通电压UF：二极管正常导通工作时的正向压降，硅管约0.7V，锗管约0.3V。 5.最高工作频率fM：二极管能正常工作的极限频率，受结电容影响，高频电路需选用高频二极管。 （三）二极管伏安特性曲线 伏安特性曲线描述二极管两端电压与流过电流的对应关系，分为正向特性、反向特性、反向击穿特性三部分，是非线性特性曲线。 1.正向特性（正向偏置） 死区电压：正向电压小于阈值时，正向电流极小，二极管近似截止。硅管死区电压约0.5V，锗管约0.1V。 导通区：正向电压超过死区电压后，正向电流急剧增大，二极管稳定导通，导通后电压基本保持恒定。 2.反向特性（反向偏置）：二极管施加额定反向电压时，仅有极小的反向饱和电流，且基本不随反向电压变化，二极管处于截止状态。 3.反向击穿特性：当反向电压增大至击穿电压时，反向电流急剧激增。普通二极管击穿后会永久损坏，稳压二极管可利用该特性稳定工作。 三、晶体二极管的测量方法（重点掌握） 日常主要使用数字万用表测量二极管，可快速判断极性、好坏、材料，操作简单、实用性强。 （一）测量准备 将万用表档位调至二极管档（蜂鸣档），红表笔接万用表内部电源正极，黑表笔接内部电源负极。 （二）具体测量步骤 1.正向测量：红表笔接二极管正极，黑表笔接负极。万用表显示0.3V~0.7V压降数值（硅管0.6~0.7V，锗管0.2~0.3V），说明二极管正向导通，性能正常。 2.反向测量：对调两支表笔，红表笔接负极、黑表笔接正极。万用表显示OL（无穷大），说明二极管反向截止，单向导电性正常。 （三）好坏与极性判断 1.正常二极管：一次导通有压降数值，一次截止显示无穷大，单向导电特性完好。 2.损坏二极管：正反测量均导通（数值接近0），为击穿短路；正反测量均无穷大，为开路断路，两种情况均无法使用。 3.极性判定：测量显示正向压降时，红表笔所接引脚为二极管正极，黑表笔为负极。 四、稳压二极管的稳压特性（掌握） （一）基本工作原理 稳压二极管是特殊的面接触型硅二极管，核心工作区域为反向击穿区。其反向击穿特性可逆，只要工作电流、功率不超过额定值，击穿后不会永久损坏，可长期稳定工作。 （二）核心稳压特性 1.电压恒定特性：稳压二极管反向击穿后，流过管子的电流在较大范围内变化时，两端电压基本保持不变，该恒定电压即为稳压管的稳定电压UZ。 2.工作条件：必须反向偏置工作，且反向电压达到击穿电压；电路中需串联限流电阻，限制工作电流，防止稳压管过流烧毁。 3.稳压过程：当输入电压波动或负载电流变化时，稳压管通过自动调节自身反向电流的大小，抵消电压波动，最终保证负载两端电压恒定。 （三）核心参数补充 除普通二极管参数外，稳压管关键参数：稳定电压UZ、最小稳定电流IZmin、最大稳定电流IZmax、最大耗散功率PZM。工作电流需控制在IZmin~IZmax之间，才能正常稳压。 1. （判断题）二极管的核心是一个PN结。 ( ) 【答案】√ 【解析】二极管由PN结、两根电极以及塑料、玻璃或金属封装的外壳组成。其核心是一个PN结。 2.晶体二极管的内部是由 所构成的。 ( ) A.两块N型半导体 B.两块P型半导体 C.一个PN结 D.两个PN结 【答案】C 【解析】晶体二极管的核心结构是在同一块半导体基片上，通过掺杂工艺将P型半导体与N型半导体结合在一起，在它们的交界面处形成一个PN结。因此，二极管的内部是由一个PN结构成的。两块同类型的半导体无法形成PN结，而两个PN结则是三极管的结构。 3.硅二极管的导通电压为 ( ) A. 0.2V B.0.3V C. 0.5V D. 0.7V 【答案】D 【解析】不同的半导体材料制成的二极管，其导通电压（死区电压之后的导通压降）是不同的。通常，硅（Si）二极管的导通电压约为 0.7V，而锗（Ge）二极管的导通电压约为 0.3V。因此，硅二极管的导通电压应选 0.7V。 1.（判断题）二极管只要正极电位大于负极电位，就一定导通。 ( ) 【答案】× 【解析】二极管导通需要同时满足两个条件：一是正向偏置（正极电位大于负极电位），二是正向电压必须大于二极管的死区电压（或称开启电压、阈值电压）。如果正极电位虽然大于负极，但两者之间的电压差极小（例如只有0.1V），没有达到硅管的死区电压（约0.5V）或锗管的死区电压（约0.1V），二极管依然是不导通的。因此，“只要……就一定导通”的说法是错误的。 2.稳压二极管工作在伏安特性的 ( ) A.正向导通区 B.死区 C.反向击穿区 D.反向截止区 【答案】C 【解析】稳压二极管（齐纳二极管）是利用PN结的反向击穿特性来实现稳压的。在反向击穿区，即使流过稳压管的电流发生很大变化，其两端的电压也能基本保持不变，从而起到稳定电压的作用。正向导通区、死区和反向截止区都不能实现稳压功能。 3.用万用表区分稳压二极管和普通二极管时，量程应选择 ( ) A.R×10挡 B.R×100挡 C.R×1k挡 D.R×10k挡 【答案】D 【解析】普通二极管的反向击穿电压通常较高（几十伏以上），而稳压二极管的稳压值（反向击穿电压）通常较低（几伏到十几伏）。万用表的电阻挡位中，只有 Rx10k挡 内部使用了较高电压的电池（通常为9V或15V），足以使稳压二极管发生反向击穿，从而在表上显示出较低的阻值；而Rx100挡和Rx1k挡内部电池通常为1.5V或9V（部分老表为1.5V），不足以击穿稳压管，测得的反向阻值会很大。因此，使用Rx10k挡可以有效区分两者。 4.（判断题）稳压二极管只发生电击穿，不发生热击穿，所以要串接电阻降压。 ( ) 【答案】√ 【解析】稳压二极管的反向击穿属于电击穿（齐纳击穿或雪崩击穿），只要限制电流，这种击穿是可逆的，不会损坏管子。但是，如果反向电流过大，超过了稳压管的最大允许功耗，电击穿就会转化为不可逆的热击穿，导致管子永久损坏。因此，在实际应用中，稳压二极管必须串接限流电阻，以限制流过管子的电流，防止热击穿的发生。 5.如图1所示电路，kΩ,，设均为理想二极管，则二极管的导通情况是（ ） 图1 A.都导通 B.都截止 C.VD1导通，VD2截止 D.截止，导通 【答案】√ 【解析】①断开二极管，计算阳极开路电位，断开，电路仅、串联，两端 0V，此时节点 X 开路电位。 ②分别计算二极管正向压差 ：，正向偏置； ：，正向偏置。 ③导通验证（理想二极管导通压降 0V） 电路结构为两个独立支路并联：支路 1：0V→→→8V 负极；支路 2：0V→→→4V 负极；两条支路互不干扰，无公共阳极节点，各自独立形成正向回路： a.支路 1 回路：，阳极电位高于阴极，导通； b.支路 2 回路：，阳极电位高于阴极，导通。 结论:两条独立支路二极管均正向偏置，VD₁、VD₂全部导通，选 A。 6.如图2所示电路，设图中三个二极管均为理想二极管，三个灯的规格完全一样，接于220V工频交流电源上，则最亮的是 ( ) A.A灯 B.B灯 C.C灯 D.一样亮 【答案】B 【解析】三个灯各串联一个理想二极管接 220V 交流电源时，理想二极管正向压降为 0，电源正半周时，电流流向为及经过A—中间二极管—C，电源负半周时，电流流向为及经过下面二极管—B—最上面二极管，故B灯为最亮，结论:选 B。 7.（24单招）电路如图3所示，稳压管VZ的反向击穿电压为5V，当输入电压V1为7V时，输出电压Vo是多少。（ ） 图3 A.0 B. 5V C. 7V D. 12V 【答案】B 【解析】稳压管工作条件判断：输入电压 ，大于稳压管反向击穿电压 ，因此稳压管必然进入反向击穿状态。输出电压确定：稳压管击穿后，其两端电压被钳位在稳压值，即：电阻R的作用：电阻R用于限流，确保稳压管安全工作。，综上，输出电压 ，正确答案为 B。 8.（25单招）电路如题 12 图，D1 是理想二极管，D2 是稳压二极管，其稳定电压是 6V，当输入电压u =8sin wt V，输出电压 Uo的正半周最大值是（ ） 图4 A.8V B. 6V C.0V D. -6V 【答案】B 【解析】 【答案】B 【解析】器件特性：D1为理想二极管：正向导通压降为0，反向截止。D2为稳压二极管：反向击穿时两端电压稳定在6V。正半周工作状态分段分析：当 ：D1导通（阳极 > 阴极），D2未击穿（因 ，未达反向击穿条件）。输出 。当 ：D2反向击穿，将 钳位在6V。D1仍导通（ ），输出被限制为 。结论：正半周输出电压最大值为6V，出现在输入电压超过6V后由D2稳压作用钳位所致。最终答案：B. 6V 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $