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2-任务2半导体二极管的识别与检测
学习情境一 常用半导体器件的识别与检测
任务二 半导体二极管的识别与检测
一、 任务目的
1. 了解半导体二极管导电特性； 2. 了解半导体二极管的种类； 3．掌握半导体二极管的识别与检测。 二、任务的要求及技术指标
1. 了解本征半导体与杂质半导体的区别； 2．掌握PN结的形成与单向导电性； 3. 了解半导体二极管的结构类型和型号。 4．掌握半导体二极管的识别与检测。
三、半导体导电特性介绍
自然界的物质就其导电性能可分为导体、绝缘体、和半导体。 导体：导电性能良好的物质。如金、银铜等。 绝缘体：几乎不导电的物质。如陶瓷、橡胶、玻璃等。
半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间的物质。如硅、锗。 半导体一般分为本征半导体和杂质半导体两种类型。 1．本征半导体
常用的半导体材料有硅（Si）和锗(Ge) 。这种非常纯净的且原子排列整齐的半导体。 图1-10所示分别为硅（锗）的原子结构示意图及硅（锗）原子在晶体中的共价键排
图1-10 共价键示意图
列。
如果共价键中的价电子受热激发获得足够能量，则可摆脱共价键的束缚而成为自由电子。这个电子原来所在的共价键的位置上就留下一个缺少负电荷的空位，这个空位称为空穴。空穴带正电。
2. 杂质半导体
本征半导体实际使用价值不大，但如果在本征半导体中掺入微量的某种杂质元素，就形成N型和P型半导体。 （1）N型半导体
在本征半导体（以硅为例）中掺入少量的5价元素，如磷（P）、砷（As）等。磷原子的最外层有5个价电子，其中4个价电子与相邻硅原子的最外层价电子组成共价键形成稳定结构，多余的电子很容易受激发成为自由电子。这种掺入5价元素的半导体称为N型半导体，如图1-11所示。N型半导体主要靠自由电子导电。
（2）P型半导体
在本征半导体（以硅为例）中掺入三价元素如硼（B），硼原子最外层的3个价电子工和相邻的3个硅原子形成共价键后，就留下一下空穴，空穴数量增多，自由电子则相对很少，这种掺入3价元素的半导体称为P型半导体，如图1-12所示。
图1-11 N型半导体原理图
图1-12 P型半导体原理图
注意：不论是N型半导体还是P型半导体都是中性，对外不显电性。
当P型半导体与N型半导体接触以后，由于交界两侧半导体类型不同，存在电子和空穴的浓度差。这样，P区的空穴向N区扩散，N区的电子向P区扩散。这样，在P区和N区的接触面就产生正、负离子层。这离子层就称为PN结。如图1-13所示。
3.PN结的特性
(1)PN结的正向导通特性
给PN结加正向电压，即P区接正电源，N区接负电源，此时称PN结为正向偏置，如图1-14所示。
这时PN结外电场与内电场方向相反，外加电场抵消内电场使空间电荷区变薄，有利于多数载运动，形成正向电流，外加电场越强，正向电流越大，这意味PN结正向电阻变小。
图1-13 PN结形成示意图
1-14 PN结正向偏置示意图 图
(2)PN结的反向截止特性
图1-15 PN结反向偏置示意图
给PN结加反向电压，即电源正极接N区，负极接P区，称PN结反向偏置，如图1-15所示。这时外加电场与内电场方向相同，使内电场的作用增强，PN结变厚，多数载流子运动难于进行，有助于少数载流子运动，所以电流很少，接近于零，即PN节反向电阻很大。
综上所述：PN结具有单向导电性，正向偏置时，PN结导通，反向偏置时，PN结载止。
四、半导体二极管的结构、类型与符号介绍
一个PN结和加上相应的引出线，然后用塑料、玻璃或铁皮等材料做外壳封装就成为最简单的二极管。二极管按所用材料不同分为锗管和硅管。接在二极管P区引出线为阳极，接在N区引出线为阴极。如图1-16所示。
图1-16 二极管结构图
图1-17 二极管图形符号及外观
二极管有许多类型：从工艺上分为点接触型和面接触型；按用途分有整流管、检波二极管、稳压二极管和开关二极管，二极管的外形也是多种多样，如图1-17。
五、二极管检测
1.普通二极管的识别与检测 （1）极性的判别
将万用表置于R×100档或R×1k档，两表笔分别接二极管的两个电极，测出一个结果后，对调两表笔，再测出一个结果。两次测量的结果中，有一次测量出的阻值较大（为反向电阻），一次测量出的阻值较小（为正向电阻）。在阻值较小的一次测量中，黑表笔接的是二极管的正极，红表笔接的是二极管的负极。
（2）单向导电性能的检测及好坏的判断
通常，锗材料二极管的正向电阻值为1kΩ左右，反向电阻值为300左右。硅材料二极管的电阻值为5 kΩ左右，反向电阻值为∞（无穷大）。正向电阻越小越好，反向电阻越大越好。正、反向电阻值相差越悬殊，说明二极管的单向导电特性越好。
若测得二极管的正、反向电阻值均接近0或阻值较小，则说明该二极管内部已击穿短路或漏电损坏。若测得二极管的正、反向电阻值均为无穷大，则说明该二极管已开路损坏。
（3）反向击穿电压的检测
二极管反向击穿电压（耐压值）可以用晶体管直流参数测试表测量。其方法是：测量二极管时，应将测试表的“NPN/PNP”选择键设置为NPN状态，再将被测二极管的正极接测试表的“C”插孔内，负极插入测试表的“e”插孔，然后按下“V”键，测试表即可指示出二极管的反向击穿电压值。
也可用兆欧表和万用表来测量二极管的反向击穿电压、测量时被测二极管的负极与兆欧表的正极相接，将二极管的正极与兆欧表的负极相连，同时用万用表（置于合适的直流电压档）监测二极管两端的电压。摇动兆欧表手柄（应由慢逐渐加快），待二极管两端电压稳定而不再上升时，此电压值即是二极管的反向击穿电压。
2、发光二极管的识别与检测 （1）单色发光二极管的检测 ①目测极性
判别红外发光二极管的正、负电极。红外发光二极管有两个引脚，通常长引脚为正极，短引脚为负极。因红外发光二极管呈透明状，所以管壳内的电极清晰可见，内部电极较宽较大的一个为负极，而较窄且小的一个为正极。
②用指针式万用表检测极性
在万用表外部附接一节1.5V干电池，将万用表置R×10或R×100挡。这种接法就相当于给万用表串接上了1.5V电压，使检测电压增加至3V(发光二极管的开启电压为2V)。检测时，用万用表两表笔轮换接触发光二极管的两管脚。若管子性能良好，必定有一次能正常发光，此时，黑表笔所接的为正极，红表笔所接的为负极。
（2）红外发光二极管的检测
将万用表置于R×1K挡，测量红外发光二极管的正、反向电阻，通常，正向电阻应在30K左右，反向电阻要在500K以上，这样的管子才可正常使用。要求反向电阻越大越好。
（3）红外接收二极管的检测 ① 识别管脚极性
目测（从外观上识别）。常见的红外接收二极管外观颜色呈黑色。识别引脚时，面对受光窗口，从左至右，分别为正极和负极。另外，在红外接收二极管的管体顶端有一个小斜切平面，通常带有此斜切平面一端的引脚为负极，另一端为正极。
用万用表检测（指针式）。将万用表置于R×1K挡，用来判别普通二极管正、负电极的方法进行检查，即交换红、黑表笔两次测量管子两引脚间的电阻值，正常时，所得阻值应为一大一小。以阻值较小的一次为准，红表笔所接的管脚为负极，黑表笔所接的管脚为正极。
②检测性能好坏
用万用表电阻挡测量红外接收二极管正、反向电阻，根据正、反向电阻值的大小，即可初步判定红外接收二极管的好坏。
3、稳压二极管的识别与检测 （1）判别稳压二极管的极性
目测（从外形上看）。金属封装稳压二极管管体的正极一端为平面形，负极一端为半圆面形。塑封稳压二极管管体上印有彩色标记的一端为负极，另一端为正极。
用万用表检测（指针式）。测量的方法与普通二极管相同，即用万用表R×1k档，将两表笔分别接稳压二极管的两个电极，测出一个结果后，再对调两表笔进行测量。在两次测量结果中，阻值较小那一次，黑表笔接的是稳压二极管的正极，红表笔接的是稳压二极管的负极。
判别稳压二极管的好坏。若测得稳压二极管的正、反向电阻均很小或均为无穷大，则说明该二极管已击穿或开路损坏。
（2） 稳压值的测量
好的稳压管还要有个准确的稳压值，业余条件下怎么估测出这个稳压值呢？不难，再去找一块指针表来就可以了。方法是：先将一块表置于R×10k档，其黑、红表笔分别接在稳压管的阴极和阳极，这时就模拟出稳压管的实际工作状态，再取另一块表置于电压档V×10V或V×50V（根据稳压值选量程）上，将红、黑表笔分别搭接到刚才那块表的的黑、红表笔上，这时测出的电压值就基本上是这个稳压管的稳压值。说“基本上”，是因为第一块表对
稳压管的偏置电流相对正常使用时的偏置电流稍小些，所以测出的稳压值会稍偏大一点，但基本相差不大。
这个方法只可估测稳压值小于指针表高压电池电压的稳压管。如果稳压管的稳压值太高，就只能用外加电源的方法来测量了（这样看来，我们在选用指针表时，选用高压电池电压为15V的要比9V的更适用些）。
稳压二极管的外型与普通二极管相似，极性判断方法与普通二极管相同。 稳压值的判断：
1.5 k?
也可用低于1000V的兆欧表为稳压二极管提供测试电源。其方法是：将兆欧表正端与稳压二极管的负极相接，兆欧表的负端与稳压二极管的正极相接后，按规定匀速摇动兆欧表手柄，同时用万用表监测稳压二极管两端电压值（万用表的电压档应视稳定电压值的大小而定），待万用表的指示电压指示稳定时，此电压值便是稳压二极管的稳定电压值。
若测量稳压二极管的稳定电压值忽高忽低，则说明该二极管的性不稳定。 （3）用指针式万用表检测 ①在 R ? 100或 R ? 1 k 挡测量
②正反向电阻各测量一次， 测量时手不要接触引脚。
③一般硅管正向电阻为几千欧，锗管正向电阻为几百欧；反向电阻为几百千欧。正反向电阻相差不大为劣质管。
④正反向电阻都是无穷大或零则二极管内部断路或短路。
图1-18 稳压管检测
图1-19 用指针式万用表检测
4、用数字万用表检测二极管
将数字万用表拨至“二极管、蜂呜”挡，红表笔对黑表笔有+2．8V的电压，此时数字万用表显示的是所测二极管的压降(单位为mv)。正常情况下，正向测量时压降为300～700，反向测量时为溢出"1”。若正反测量均显示“000”，说明二极管短路；正向测量显示溢出“1”，说明二极管开路(某些硅堆正向压降有可能显示溢出)。另外，此法可用来辨别硅管和锗管。若正向测量的压降范围为500～800，则所测二极管为硅管；若压降范围为150-300，则所测二极管为锗管。
三极管各结通断的判别，NPN和PNP的判断，各极的判断均能用此法来进行，而且很方便。
用数字式万用表检测：
图1-20 用数字式万用表检测
任务工单
评分标准
任务二 半导体二极管识别与检测考核要求与评价标准
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