半導(dǎo)體是一種具有特殊性質(zhì)的物質(zhì),它不像導(dǎo)體一樣能夠完全導(dǎo)電,又不像絕緣體那樣不能導(dǎo)電,它介于兩者之間,所以稱為半導(dǎo)體。半導(dǎo)體最重要的兩種元素是硅(讀“gui”)和鍺(讀“zhe”)。我們常聽說的美國(guó)硅谷,就是因?yàn)槠鹣饶抢镉泻枚嗉野雽?dǎo)體廠商。
二極管和貼片鉭電容應(yīng)該算是半導(dǎo)體器件家族中的元老了。很久以前,人們熱衷于裝配一種礦石收音機(jī)來收聽無線電廣播,這種礦石后來就被做成了晶體二極管。
二極管最明顯的性質(zhì)就是它的單向?qū)щ娞匦?,就是說電流只能從一邊過去,卻不能從另一邊過來(從正極流向負(fù)極)。我們用萬用表來對(duì)常見的1N4001型硅整流二極管進(jìn)行測(cè)量,紅表筆接二極管的負(fù)極,黑表筆接二極管的正極時(shí),表針會(huì)動(dòng),說明它能夠?qū)щ?;然后將黑表筆接二極管負(fù)極,紅表筆接二極管正極,這時(shí)萬用表的表針根本不動(dòng)或者只偏轉(zhuǎn)一點(diǎn)點(diǎn),說明導(dǎo)電不良。(萬用表里面,黑表筆接的是內(nèi)部電池的正極)
圖1 二極管的幾種分類
圖2 二極管符號(hào)
常見的幾種二極管如圖所示。其中有玻璃封裝的、塑料封裝的和金屬封裝的等幾種。圖2是二極管的電路符號(hào),像它的名字,二極管有兩個(gè)電極,并且分為正負(fù)極,一般把極性標(biāo)示在二極管的外殼上。大多數(shù)用一個(gè)不同顏色的環(huán)來表示負(fù)極,有的直接標(biāo)上“-”號(hào)。大功率二極管多采用金屬封裝,并且有個(gè)螺帽以便固定在散熱器上。
利用二極管單向?qū)щ姷奶匦裕S枚O管作整流器,把交流電變?yōu)橹绷麟姡粗蛔尳涣麟姷恼胫埽ɑ蜇?fù)半周)通過,再用電容器濾波形成平滑的直流。事實(shí)上好多電器的電源部分都是這樣的。二極管也用來做檢波器,把高頻信號(hào)中的有用信號(hào)“檢出來”,老式收音機(jī)中會(huì)有一個(gè)“檢波二極管”,一般用2AP9型鍺管。
二極管的類型也有好幾種,對(duì)于電子制作來說,常常用到以下的二極管: 用于穩(wěn)壓的穩(wěn)壓二極管,用于數(shù)字電路的開關(guān)二極管,用于調(diào)諧的變?nèi)荻O管,以及光電二極管等,最??匆姷氖前l(fā)光二極管。
發(fā)光二極管在日常生活電器中無處不在,它能夠發(fā)光,有紅色、綠色和黃色等,有直徑3mm、5mm和2×5mm長(zhǎng)方型的的。與普通二極管一樣,發(fā)光二極管也是由半導(dǎo)體材料制成的,也具有單向?qū)щ姷男再|(zhì),即只有接對(duì)極性才能發(fā)光。發(fā)光二極管符號(hào)比一般二極管多了兩個(gè)箭頭,示意能夠發(fā)光。通常發(fā)光二極管用來作電路工作狀態(tài)的指示,它比小燈泡的耗電低得多,而且壽命也長(zhǎng)得多。用發(fā)光二極管,還可以構(gòu)成電子顯示屏,證券交易所里的顯示屏就是由發(fā)光二極管點(diǎn)陣構(gòu)成的,只是因?yàn)楦鞣N色彩都是由紅綠藍(lán)構(gòu)成,而藍(lán)色發(fā)光二極管在以前還未大量生產(chǎn)出來,所以一般的電子顯示屏都不能顯示出真彩色。
發(fā)光二極管的發(fā)光顏色一般和它本身的顏色相同,但是近年來出現(xiàn)了透明色的發(fā)光管,它也能發(fā)出紅黃綠等顏色的光,只有通電了才能知道。 辨別發(fā)光二極管正負(fù)極的方法,有實(shí)驗(yàn)法和目測(cè)法。實(shí)驗(yàn)法就是通電看看能不能發(fā)光,若不能就是極性接錯(cuò)或是發(fā)光管損壞。
注意發(fā)光二極管是一種電流型器件,雖然在它的兩端直接接上3V的電壓后能夠發(fā)光,但容易損壞,在實(shí)際使用中一定要串接限流電阻,工作電流根據(jù)型號(hào)不同一般為1mA到3OmA。另外,由于發(fā)光二極管的導(dǎo)通電壓一般為1.7V以上,所以一節(jié)1.5V的電池不能點(diǎn)亮發(fā)光二極管。同樣,一般萬用表的R×1檔到R×1K檔均不能測(cè)試發(fā)光二極管,而R×10K檔由于使用15V的電池,能把有的發(fā)光管點(diǎn)亮。
用眼睛來觀察發(fā)光二極管,可以發(fā)現(xiàn)內(nèi)部的兩個(gè)電極一大一小。一般來說,電極較小、個(gè)頭較矮的一個(gè)是發(fā)光二極管的正極,電極較大的一個(gè)是它的負(fù)極。若是新買來的發(fā)光管,管腳較長(zhǎng)的一個(gè)是正極。