如何区分硅二极管和锗二极管?

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如何区分硅二极管和锗二极管?

 硅二极管

  在电子学中,二极管具有单向导通的独特特性。主要功能是整流、稳压和检测。此外,还添加了不同材料的发光二极管(LED)用于指示和照明。在二极管电路中,电流只能从阳极流入并流出阴极。根据不同的电路要求,有许多不同类型的二极管可供选择。大多数早期的二极管都是由锗单晶制成的。后来,随着硅材料的解决和制造工艺,硅管得到了开发和推广。以下是区分硅(Si)二极管和锗(Ge)二极管的方法。

  I. 电路特性:硅管与锗管

  1.1 锗二极管和硅二极管的区别

  Si二极管和Ge二极管的电路特性相同,制造工艺也相同。由于材料不同,Si二极管的热稳定性好,Ge二极管的热稳定性稍差。

  1)当电流相同时,Ge管的直流电阻小于Si管的直流电阻。但是,对于交流电阻,情况正好相反。

  2)根据实验研究,Ge二极管在正向方向上开始有0.2V的电流,而Si二极管直到0.5V才开始有电流,也就是说,两者达到导通的初始电压是不同的。

  3)在反向电压下,硅管的漏电流远小于锗管。开始导通后,Ge管电流缓慢增加,Si管电流增加相对较快。

  4)硅管的阈值电压高于锗管,因为硅管的阈值电流远小于锗管。通常,硅管的阈值电压约为0.5V~0.6V,锗管的阈值电压约为0.1V~0.2V。

  5)温度变化对Ge二极管的影响较大,但对硅二极管的影响较小。因此,硅管比Ge管具有更好的耐高温性。

  从上表可以看出,硅管导通所需的正向电压高于锗管,因此通过知道正向电压可以区分二极管。

  此外,还有一种非常直接的方法可以使用万用表的Ω势垒测量二极管。如图所示,万用表的红笔(阳极)连接到二极管的阴极,黑色笔(阴极)连接到二极管的阳极。如果被测二极管的电阻在1kΩ左右,则为锗管;如果电阻为4~8kΩ,则为硅管。

  与锗二极管相比,硅二极管具有更高的耐压性、更短的响应时间和稳定的性能。在大多数电路中,硅管可以代替锗管,但其正向压降高于锗管。因此,在某些特定的环境中,例如小信号检测电路,锗管更好。

  1.2 Ge和Si晶体管的区别

  主要区别在于结压降不同,锗管的正向压降较低约0.3V,硅管较高约0.7V。此外,硅材料丰富,制造工艺适合批量生产,因此被广泛应用,成为电子设备的主角。

  锗半导体材料具有高电子迁移率,适用于低压大电流器件,但其温度特性比硅材料差。PN结的反向漏电流远大于硅材料。因此,硅管必须用于大功率器件和高背压器件。

  三极管有两个PN结。就PN结而言,锗管的PN结的正向电压降低到只有0.3V,而硅管的正向电压为0.7V。反向耐压锗管很低,因此很容易反向击穿。因此,Ge管的穿透电流比较大,放大电路中会产生噪声,很容易损坏。

  1.3 夏日

  锗二极管在早期的电子产品中被大量使用,例如收音机,但它们在很大程度上已被硅二极管所取代。因为锗晶体的结构在较高的温度下会被破坏,而硅晶体不易被过热破坏。更重要的是,硅二极管的峰值反向电压额定值大于锗二极管。至于价格,硅材料成本低,可生产杂质扩散和表面钝化工艺所需的高质量二氧化硅。因此,锗管仅在 1970 年代之前生产。

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