二极管的作用！

二极管

二极管的特性与应用

几乎在所有的电子电路中，都要用到半导体二极管，它在许多的电路中起着重要的作用，它是诞生最早的半导体器件之一，其应用也非常广泛。

二极管的工作原理

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。当外加的反向电压高到一定程度时，p-n结空间电荷层中的电场强度达到临界值产生载流子的倍增过程，产生大量电子空穴对，产生了数值很大的反向击穿电流，称为二极管的击穿现象。

二极管的类型

二极管种类有很多，按照所用的半导体材料，可分为锗二极管（Ge管）和硅二极管（Si管）。根据其不同用途，可分为检波二极管、整流二极管、稳压二极管、开关二极管等。按照管芯结构，又可分为点接触型二极管、面接触型二极管及平面型二极管。点接触型二极管是用一根很细的金属丝压在光洁的半导体晶片表面，通以脉冲电流，使触丝一端与晶片牢固地烧结在一起，形成一个“PN结”。由于是点接触，只允许通过较小的电流（不超过几十毫安），适用于高频小电流电路，如收音机的检波等。面接触型二极管的“PN结”面积较大，允许通过较大的电流（几安到几十安），主要用于把交流电变换成直流电的“整流”电路中。平面型二极管是一种特制的硅二极管，它不仅能通过较大的电流，而且性能稳定可靠，多用于开关、脉冲及高频电路中。

二极管的导电特性

二极管最重要的特性就是单方向导电性。在电路中，电流只能从二极管的正极流入，负极流出。下面通过简单的实验说明二极管的正向特性和反向特性。

1. 正向特性。

在电子电路中，将二极管的正极接在高电位端，负极接在低电位端，二极管就会导通，这种连接方式，称为正向偏置。必须说明，当加在二极管两端的正向电压很小时，二极管仍然不能导通，流过二极管的正向电流十分微弱。只有当正向电压达到某一数值（这一数值称为“门槛电压”，锗管约为0.2V，硅管约为0.6V）以后，二极管才能直正导通。导通后二极管两端的电压基本上保持不变（锗管约为0.3V，硅管约为0.7V），称为二极管的“正向压降”。

2. 反向特性。

在电子电路中，二极管的正极接在低电位端，负极接在高电位端，此时二极管中几乎没有电流流过，此时二极管处于截止状态，这种连接方式，称为反向偏置。二极管处于反向偏置时，仍然会有微弱的反向电流流过二极管，称为漏电流。当二极管两端的反向电压增大到某一数值，反向电流会急剧增大，二极管将失去单方向导电特性，这种状态称为二极管的击穿。

二极管的主要参数

用来表示二极管的性能好坏和适用范围的技术指标，称为二极管的参数。不同类型的二极管有不同的特性参数。对初学者而言，必须了解以下几个主要参数：

1、额定正向工作电流

是指二极管长期连续工作时允许通过的最大正向电流值。因为电流通过管子时会使管芯发热，温度上升，温度超过容许限度（硅管为140左右，锗管为90左右）时，就会使管芯过热而损坏。所以，二极管使用中不要超过二极管额定正向工作电流值。例如，常用的IN4001－4007型锗二极管的额定正向工作电流为1A。

2、最高反向工作电压

加在二极管两端的反向电压高到一定值时，会将管子击穿，失去单向导电能力。为了保证使用安全，规定了最高反向工作电压值。例如，IN4001二极管反向耐压为50V，IN4007反向耐压为1000V。

3、反向电流

反向电流是指二极管在规定的温度和最高反向电压作用下，流过二极管的反向电流。反向电流越小，管子的单方向导电性能越好。值得注意的是反向电流与温度有着密切的关系，大约温度每升高10，反向电流增大一倍。例如2AP1型锗二极管，在25时反向电流若为250uA，温度升高到35，反向电流将上升到500uA，依此类推，在75时，它的反向电流已达8mA，不仅失去了单方向导电特性，还会使管子过热而损坏。又如，2CP10型硅二极管，25时反向电流仅为5uA，温度升高到75时，反向电流也不过160uA。故硅二极管比锗二极管在高温下具有较好的稳定性。

protel 99SE 如何有效、合理的布局？

整体布局主要有如下的一些要求：

1.流向原则  

按照电路的流程安排各个功能电路单元的位置，使布局便于信号流通，并使信号尽可能保持一致的方向，输入在左边，输出在右边；或者以每个功能电路的核心元件为中心，围绕它来进行布局。  

2.最近相邻原则  

布局的最重要的原则之一是保证布线的布通率，移动器件时要注意网线的连接，把有网线关系的器件放在一起，而且能大致达成互连最短，要注意如果两个器件有多个网线的连接时要通过旋转来使网线的交叉最少。  

3.均布原则  

放置器件时要考虑以后的焊接，不要太密集，元件分布要尽可能均匀，例如大的器件再流焊时热容量比较大，过于集中容易使局部温度低而造成虚焊。  

4.抗干扰原则  

这涉及的知识点就比较丰富了，如数字器件和模拟器件要分开，尽量远离；尽可能缩短高频元器件之间的连线，设法减少它们的分布参数和相互间的电磁干扰，易受干扰的元器件不能相互挨得太近，输入和输出元件应尽量远离；去耦电容尽量靠近器件的VCC，贴片器件的退耦电容最好在布在板子另一面的器件肚子位置等，这一原则涉及到的很多方面都是依靠经验来进行的，读者可以参阅后面关于可靠性设计一章。 

5.热效应原则  

5.1：发热元器件应尽可能远离其它元器件，一般放置在边角，机箱内通风位置，发热器件一般都要用散热片，所以要考虑留出合适的空间安装散热片，此外发热器件的发热部位与印制电路板的距离一般不小于2mm。  

5.2：对温度敏感的元器件要远离发热元器件。  

6.易维修原则  

大型器件的四周要留出一定的维修空间（留出SMD返修设备加热头能够进行操作的尺寸），需要经常更换的元件应置于便于更换的位置，如保险管等。  

7.易调节原则  

对于电位器、可调电感线圈、可变电容器、微动开关等可调元件的布局应考虑整机的结构要求，若是机内调节，应放在印制板上方便于调节的地方；若是机外调节，其位置要与调节旋钮在机箱面板上的位置相适应。。

8.抵抗受力原则  

固定孔一般放在接线端子、插拔器件、长串端子等经常受力作用的器件中央，并留出相应的空间；重量超过15g的元器件、应当用支架加以固定，然后焊接。  

9.易组装原则  

按照这个原则，衍生出来的要求就有很多，例如：  

9.1、在大面积PCB设计中（大约超过500cm2以上），为防止过锡炉时PCB板弯曲,应在PCB板中间留一条5至10MM宽的空隙不放元器件（可走线），以用来在过锡炉时加上防止PCB板弯曲的压条；  

9.2、上锡位不能有丝印油，否则容易造成虚焊或焊不上；  

9.3、布局时，DIP封装的IC摆放的方向必须与过锡炉的方向成垂直，不可平行，如果布局上有困难，可允许水平放置IC（SMD封装的IC摆放方向与DIP相反）；  

9.4、片式元件长轴应垂直于再流焊炉传送带的方向，即垂直于PCB板的长边（因为一般PCB板的长边平行于再流焊炉传送带的方向；  

9.5、对于使用波峰焊工艺的元件组装，为了避免阴影效果，同尺寸元件的端头在平行于焊波方向排成一条直线，不同尺寸的大小元件应交错放置；小尺寸的元件排在大尺寸元件前（无互相遮挡原则）；  

9.6、元器件的特征方向一般要求一致，例如电解电容的极性，二极管的正极，三极管的单引脚端，集成电路的第一个引脚等；  

9.7、波峰焊接面上元器件封装必须能承受260度以上温度并是全密封型的；  

9.8、采用A面再流焊，B面波焊混装时，应把大的贴装和插装元器件布放在A面（再流焊），适合于波峰焊的矩形、圆柱形片式元件、SOT和较小的SOP（引脚数小于28，引脚间距1MM以上）布放在B面（波峰焊接面）。波峰焊接面上不能安放四边有引脚的器件，如，QEP、PLCC等；  

9.9、留出印制扳定位孔及固定支架所占用的位置；  

9.10、外接的设备是否利于介入，如插件板插入设备是否方便等。  

10.安全原则  

例如带高电压的元器件应尽量布置在调试时手不易触及的地方，某些元器件或导线之间可能有较高的电位差，应加大它们之间的距离，以免放电引出意外短路造成火灾。  

11.其它原则  

其它原则一般都是根据实际的需求和经验进行的，例如位于电路板边缘的元器件，离电路板边缘一般不小于2mm；跳线不要放在IC下面或马达、电位器以及其它大体积金属外壳的元件下；螺丝孔半径5.0MM内不能有铜箔（除要求接地外）及元件；贵重的元器件不要放在PCB的角、边缘，或靠近接插件、安装孔、槽、拼板的切割、豁口和拐角等处，以上这些位置是印制板的高应力区，容易造成焊点和元器件的开裂或裂纹等。  

最后还要考虑整体的美观性等，一个成熟的产品不但要注重内在质量，还要同时兼顾整体的美观。

（注：转载自网络）