1.4　二极管的检测与应用

1.4.1　二极管的检测

目前，市场上有许多类型的专供测量半导体二极管的电子仪器，例如，XH20038型二极管正向特性测试仪、XH20039型二极管反向特性测试仪、JE-26型晶体二极管参数测试仪、BJ2912（QE7）型晶体稳压二极管测试仪、JT-1H型晶体管特性图示仪等。这里仅介绍半导体二极管的简易检测方法。

1.二极管的极性判别与好坏判断

一般情况下，二极管的外壳上有一定的标注，有的二极管用二极管符号标示，箭头指向的一端为负极；有的二极管用色环或色点来标示，靠近色环的一端为负极，国产二极管带色点的一端为正极；还有的二极管从外壳的形状上可以区分电极，端部较平的为正极。

无标志或标志脱落的二极管，可以用万用表来判别其极性。

（1）用数字万用表判断二极管的极性和好坏

数字万用表有一挡专门用于测量二极管。具体方法如下：

将黑表笔插入COM插孔，红表笔插入“V、Ω、Hz”插孔；再将量程开关置至二极管挡，显示超量程状态，即为“1”。然后，将两表笔跨接在被测二极管的两个引脚上，若显示数值为0.2～0.7，表示二极管的正向压降值。红表笔所接引脚为二极管正极，另一引脚为负极。当示值为0.2左右时，表示此二极管是锗管；当示值为0.5～0.7值时，表示此二极管是硅管；两表笔的位置交换测量，应显示超量程状态。

在二极管挡不便的情况下，也可以用数字万用表的电阻挡进行测量。具体方法如下：

将黑表笔插入COM插孔，红表笔插入“V、Ω、Hz”插孔；将量程开关置于电阻挡，显示超量程状态；将两表笔跨接在被测二极管的两个引脚上，若显示值较小，红表笔所接的引脚为二极管正极，另一引脚为负极；两表笔的位置交换测量，应显示值较大或超量程状态。

在以上两种测量方法中，若两次测量显示值均为超量程状态，则说明被测二极管内部已开路；若两次测量均显示为“0”，则说明被测二极管内部短路。这两种情况都说明被测二极管已损坏。

（2）用模拟万用表测量二极管

将黑表笔插入“COM-”插孔，红表笔插入“+”插孔；再将量程开关置R×100Ω或R×1kΩ挡（注意：不能用R×1或R×10kΩ挡，前者电流太大，可能引起二极管的PN结温度过高而烧坏，后者电压太高，可能超过二极管的最高反向允许电压而击穿二极管）；然后，将两表笔跨接在被测二极管的两个引脚上测量一次，再将两表笔交换位置测量一次，两次测量中阻值较小的是二极管的正向电阻，锗管约为1kΩ，硅管约为5kΩ，黑表笔所接的引脚为二极管正极，另一引脚为负极（这与数字万用表判别结果正好相反，这是因为模拟万用表的黑表笔接的是电源的正极，而数字万用表红表笔接的是电源正极）。两次测量中阻值较大的是二极管的反向电阻，锗管约为300kΩ，硅管为无穷大。

若两次测量的阻值均很大，则说明被测二极管内部已开路；若两次测量的阻值均很小，则说明被测二极管内部短路。

2.特殊二极管的检测

由于特殊二极管在特性上与普通二极管有很大的差异，用以上介绍的方法有时不能正确判断它们的性能和好坏。下面介绍稳压二极管和发光二极管的简易测试方法。

（1）发光二极管的检测

对于发光二极管，在用万用表检测时正反向电阻差值较小，不易区分，可以用图1.20所示的方法检测。

经过对换二极管的接线，合上开关S，检测二极管D是否发光，从而直接判别二极管的极性和好坏。

（2）稳压二极管的检测

将万用表置R×10kΩ挡，通过测量稳压管的反向电阻来计算其稳压值。由于该挡表内电池仅有9V或15V的，用此方法对稳压管的稳压值测量就有局限性，不能测量所有稳压管的稳压值。

稳压二极管还可以用测量电路进行检测，电路如图1.21所示。图中PA可以用万用表的直流电流挡，也可以用直流电流表；PV可以用万用表的直流电压挡，也可以用直流电压表。可调直流电源的输出电压由小到大调节，一边调节一边观察电流表和电压表的变化，当电流表的示值开始迅速上升时，电压表的示值即为被测稳压管的稳压值。若电源电压继续升高，则电流表指示值增加，电压表的指示值不变，则表示该稳压管的性能良好，否则稳压管已损坏。在测量时应注意：①调节直流电源时速度不能太快；②电流表的示值不能太大；否则，会人为损坏稳压管。

1.4.2　二极管的应用

二极管是电子电路中常用的半导体器件。利用其单向导电的特性，可以组成整流、续流及检波等电路；利用其导通时正向压降很小，反向截止的特性，可以组成钳位、限幅、开关等电路。

1.整流

把交流电变为直流电，称为整流。构造一个简单的二极管半波整流电路如图1.22所示。若二极管为理想二极管，当输入一正弦波时，由图1.22（b）可知：正半周时，二极管导通（相当于开关闭合），uo=ui；负半周时，二极管截止（相当于开关打开），uo=0。

利用二极管的单向导电性可构成单相、三相等各种形式的整流电路，然后在经过滤波、稳压可获得稳定的直流电压，具体内容将在第8章中进行详细介绍。

2.续流

在电子电路中，有些是利用小型继电器的动、合来控制外部器件的。继电器线圈突然断电时会产生较高的反向电动势，关断的时间越短，反向电动势越大，此电动势将叠加在电路中的开关器件（一般为晶体管）上，会超过开关器件的允许电压，造成器件损坏。因此，一般都在线圈的两端并联一个二极管来防止过电压击穿，如图1.23所示。

在这种电路中，当开关断开时产生的反电动势经过二极管构成泄放回路，让线圈中继续有电流流过，故称为续流二极管。该二极管改变了线圈的电流变化率，有降低反电动势的作用。

3.钳位

利用二极管正向导通时压降很小的特性，可组成钳位电路，如图1.24所示。图中若A点的电位为UA=2V，B点的电位UB=0V。因为UA>UB，二极管D1优先导通，其压降很小，可忽略不计，故F点的电位UF=UA=2V，当D1导通后，D2处于反向偏置，D2截止。同样，若B点的电位高于A点的电位，那么D2导通，而D1截止。

从以上的分析可知：在UA>UB时，二极管D1起钳位作用，把F端的电位钳制在2V；D2起隔离作用，把B端和F端隔离开。

4.限幅

利用二极管正向导通后其两端电压很小且基本不变的特性，将输入电压限定在要求的范围之内，叫限幅。限幅电路如图1.25（a）所示。

图中输入电压ui=10sinωtV，电源电动势E=5V，二极管为理想元件，即忽略二极管压降不计。那么，当ui≤E时，二极管截止，因此，uo=ui，即输出波形与输入波形相同。当ui>E时，二极管导通，相当于短路，故uo=E=5V。所以，在输出电压uo的波形中，5V以上的波形均被削去了（故此种电路也称为削波电路），输出电压被限制在5V以内。波形如图1.25（b）所示。

电路仿真测试：

打开Multisim，建立如图1.26所示的仿真电路，观察示波器上的波形，分析二极管的单向导通特性。

注：仿真软件中的图形符号与国家标准符号对照表参见附录D。