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监护仪主要参数的电气分析
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【erjiguan】
　　(1)半导体
　　导电能力特别强的物质称为导体。导电能力非常差，几乎不导电的物质称为绝缘体。半导体就是导电性能介于导体和绝缘体之间的一类物质，如硅、锗、砷、金属氧化物和硫化物等。
　　半导体在现代电子技术中应用十分广泛，其导电能力具有不同于其他物质的一些特点，即其导电能力受外界因数的影响十分敏感，主要表现在以下3个方面:
　　热敏性半导体的导电能力随着温度的升高而增加。
　　光敏性半导体的导电能力随着光照强度的加强而增加。
　　杂敏性半导体的导电能力因掺入适量杂质而有很大的变化。
　　半导体之所以具有上述特性，根本原因在于其物质内部的特殊原子结构和其特殊的导电机理。把完全纯净的、具有晶体结构的半导体称为本征半导体;用特殊下艺掺人适量的杂质后形成的半导体称为杂质半导体。半导体有两种载流子:自由电子和空穴。本征半导体中两种载流子浓度相同，杂质半导体中两种载流子浓度不同。杂质半导体中有N型和P型之分。在N型半导体中，自由电子是多子，空穴是少子;在P型半导体中，自由电子是少子，空穴是多子;本征半导体和杂质半导体都是电中性的。
　　(2) PN结
　　N型半导体和P型半导体结合后，在它们的交界面附近形成一个很薄的空间电荷区，它就是PN结。
　　PN结的基本特性是单向导电性。将PN结的P区接外加电源的正极，
N区接外加电源的负极，称为给PN结加正向偏置电压，简称正偏，此时PN结处于导电状态，正向电阻很小，PN结会形成较大的正向电流;将PN结的P区接外加电源的负极，N区接外加电源的正极，称为给PN结加反向偏置电压，简称反偏，此时PN结处于截止状态，反向电阻很大，PN结形成的反向电流约为0。
　　(1)半导体二极管的结构
　　将一个PN结封装在密封的管壳之中并引出2个电极，就构成了晶体二极管。其中与P区相连的引线为正极，与N区相连的引线为负极。
　　(2)半导体二极管的分类、型号和命名
　　二极管按材料不同，分有硅二极管、锗二极管和砷化稼二极管等;按结构不同，分为点接触型和面接触型二极管;按工作原理不同，分有隧道、雪崩、变容二极管等;按用途不同，分有检波、整流、开关、稳压、发光二极管等。
　　(3)半导体二极管的特性
　　二极管两端电压和流过电流的关系称为伏安特性。从伏安特性曲线可知，当二极管两端加正向电压正偏时，二极管导通，管内有正向电流流过。二极管正向导通时，管子两端的正向压降称为正向压降，锗管为0.1-0.
3 V，硅管为0. 6-0.8
V;当二极管两端加反向电压反偏时，二极管截止，管内几乎没有电流流过;当加在二极管两端的反向电压增加到某一数值(反向击穿电压)时，管内就会有急剧增大的反向电流，此时现象称为反向击穿。
　　(4)半导体二极管的参数
　　普通二极管主要有如下几个参数:
　　①最大整流电流，即允许通过的最大正向工作电流的平均值。如电路电流大于此值，会使PN结的结温超过额定值而损坏。
　　②最大反向电压，即允许承受的反向工作电压的峰值。为使二极管可靠工作，实际反向工作电压不能超过此值。
　　③反向饱和电流，表示在规定反向电压和环境温度下测得的反向电流值。这个电流值越小，二极管单向导电性能越好。
　　④反向击穿电压，表示反向电流急剧增大时所对应的反向电压，即二极管反向伏安特性曲线急剧弯曲点的电压值。
　　(1)整流二极管
　　整流二极管性能比较稳定，但因结电容较大，不宜工作在高频电路中，所以不能作为检波管使用。整流二极管是面接触型结构，多采用硅材料制成。整流二极管有金属封装和塑料封装两种。整流二极管2CZ52C主要参数为最大整流电流100
mA、最高反向工作电压100 V正向压降≤1v。
　　(2)稳压二极管
　　稳压二极管也称齐纳二极管或反向击穿二极管，在电路中起稳压作用。它是利用二极管被反向击穿后，在一定反向电流范围内，反向电压不随反向电流变化这一特点进行稳压的。
　　稳压二极管的正向特性与普通二极管相似，但反向特性不同。反向电压小于击穿电压时，反向电流很小，反向电压临近击穿电压时反向电流急剧增大，发生电击穿。此时即使电流再增大，管子两端的电压基本保持不变，从而起到稳压作用。但二极管击穿后的电流不能无限制增大，否则二极管将烧毁，所以稳压二极管使用时一定要串联一个限流电阻。
　　(3)检波二极管
　　检波二极管的作用是把调制在高频电磁波上的低频信号检出来，其工作原理是先用检波二极管取出正半周高频调制信号，再用电容滤除高频载波，得到有用的低频信号。因为硅二极管导通电压((0.6-O.8
V)比锗二极管导通电压((0.2-0.4 V)高，为保证调制电压小于0.7
V能通过，减小信号损失，因此检波二极管多采用2AP型锗二极管，结构为点接触型，也有为调频检波专用的、一致性好的两只二极管组合件。
　　检波二极管2AP2主要参数有最大整流电流16 mA，最高反向工作电压30 V，正向电流≥1 mA，最高工作频率150 MHz。
　　(4)变容二极管
　　变容二极管是半导体PN结的结电容随外加反向电压变化而变化的原理制成的二极管。反向电压越高，结电容越小，反向电压与结电容之间的关系是非线性的。
　　变容二极管等同于可变电容，结电容较小，一般只有几皮法，所以变容二极管都用于高频电路，例如作为电视机调谐回路中的可变电容，常见的有2AC和2CC等系列。变容二极管有玻璃外壳封装(玻封)、塑料封装(塑封)、金属外壳封装(金封)和无引线表面封装等多种封装形式。
　　主要参数有最高反向电压、结电容、电容变化范围和反向电流。结电容是指在一特定的反向偏压下结电容的大小。
　　(5)开关二极管
　　开关二极管是利用二极管单向导电性在电路中对电流进行控制的，它具有开关速度快、体积小、寿命长、可靠性高等特点。开关二极管常用在开关、脉冲、高频等电路中。
　　开关二极管2CK11的主要参数有最高反向工作电压30 V,最大正向电流30 mA，反向恢复时间≤5 ns，零偏压电容≤3
pF。其中，反向恢复时间是指开关二极管由导通到截止或由截止到导通的转化时间。
　　(6)阻尼二极管
　　阻尼二极管用于阻尼电路、整流电路中，它具有类似高频高压整流二极管的特性，反向恢复时间小，能承受较高的反向击穿电压和较大的峰值电流.既能在高频下工作又具有较低的正向电压降。其工作过程为:在行管VT断开时，电感1，上产生较大的上正下负感应电动势，该电感电动势对电容C充电时，充电电流不经过二极管。充电结束后，电容C对电感L放电，阻尼二极管使电容C上的电压被钳位在0.6
V,阻止LC自由振荡的进行。这样就能提供给彩电行输出线圈所需的锯齿波电流。如果没有阻尼二极管LC充放电回路一样，回路中就只能得到正弦波，而不是锯齿波。
　　阻尼二极管2CN1的主要参数有最大整流电流5 000 mA，最高反向工作电压&120 V，向压降&0.55 V。
　　(7)发光二极管
　　发光二极管(LED)是一种能将电信号转变为光信号的二极管。当有正向电流流过时，发光二极管发出一定波长范围内的光，目前的发光管能发出从红外光到可见范围内的光。为保证发光二极管正向工作电流大小，使用时要给它串人适当阻值的限流保护电阻。
　　(8)双向二极管
　　双向二极管是双向触发二极管的简称，它是3层、对称性质的两端半导体器件，等效于基极开路、发射极与集电极对称的NPN晶体管，其正反伏安特性完全对称。当器件两端的电压U小于正向转折电压UBo时，呈高阻状态，当U&UBO时进人负阻区。同样当U超过反向转折电压UBx时，管子也能进人负阻区。双向二极管的耐压值UBO大致分为3个等级:20-60
V,100-150 V,200-250 V。双向二极管可用于触发双向晶闸管，构成过压保护、定时和移相电路等。
　　1)二极管的好坏和电极的判别
　　用万用表的RX1K挡，将红、黑两表笔分别接触二极管的两个电极，测出其正、反向电阻值，一般二极管的正向电阻为几十欧到几千欧，反向电阻为几百千欧以上。正反向电阻差值越大越好，应至少相差百倍为宜。若正、反电阻接近，则管子性能差。用上述测方法测的阻值较小的那次，黑表笔所接触的电极为二极管的正极，另一端为负极。这是因为在磁电式万用表的欧姆挡，黑表笔是表内电池的正端，红表笔是表内电池的负端。
　　由二极管的伏安特性可见，二极管是非线性元件。因此用不同量程的欧姆挡测量时，测出的阻值是不同的。
　　2)二极管类型的判别
　　经验证明，用500型万用表的RX1K挡测二极管的正向电阻时，硅管为6-20 kΩ，锗管为1-5 kΩ。用2.5 V或10
V电压挡测二极管的正向导通电压时，一般锗管的正向电压为0. 1-0. 3 V，硅管的正向电压为0. 5-0. 7 V。
　　3)硅稳压管与普通硅二极管的判别
　　首先利用万用表的低阻挡分出管子的正、负极，然后测出其反向电阻值。若在RX1Ω,RX10Ω,RX100Ω,RXIK挡上测出的反向电阻均很大，而在RX10K挡上测出的反向电阻却很小，说明管子已被击穿，该管为稳压管。若在RX1OK挡上测出的反向电阻仍很大，说明管子未被击穿，该管为普通二极管。此种方法只能对稳压值小于表内电池电压时才有效。
　　1)极性的判别
　　将数字万用表置于二极管挡，红表插人“V?Ω
"插孔。黑表笔插人“COM"插孔，这时红表笔接表内电源正极，黑表笔接表内电源负极。将两只表笔分别接触二极管的两个电极，如果显示溢出符号“1"，说明二极管处于截止状态;如果显示1
V以下，说明二极管处于正向导通状态，此时与红表笔相接的是管子的正极，与黑表笔相接的是管子的负极。
　　2)好坏的测量
　　量程开关和表笔插法同上，当红表笔接二极管的正极，黑表笔接二极管的负极时，显示值在1V以下;当黑表笔接二极管的正极，红表笔接二极管的负极时，显示溢出符号“1"，表示被测二极管正常。若两次测量均显示溢出，则表示二极管内部断路。若两次测量均显示“000",则表示二极管已击穿短路。
　　3)硅管与锗管的测量
　　量程开关和表笔插法同上，红表笔接被测二极管的正极，黑笔接负极，若显示电压在0.5-0.7 V，说明被测管为硅管。若显示电压在0. 1-0. 3
V，说明被测管为锗管。用数字式万用表测二极管时，不宜用电阻挡测量，因为数字式万用表电阻挡所提供的测量电流太大，而二极管是非线性元件，其正、反向电阻与测试电流的大小有关，所以用数字式万用表测出来的电阻值与正常值相差极大。
　　稳压二极管又称齐纳二极管，它是二极管中的一种，但是它的工作特性与普通二极管有很大的不同，主要用来稳定直流电压。
　　稳压二极管根据外壳包装材料划分，有金属稳压二极管、玻璃稳压二极管和塑料稳压二极管三种，根据内部结构划分，有普通稳压二极管和温度互补型稳压二极管两种。
　　1.稳压二极管外形特征说明
　　关于稳压二极管的外形特征主要说明以下几点:
　　(1)稳压二极管的具体形状有多种，外形同普通二极管墓本一样。
　　(2)稳压二极管一般情况下只有两根引脚。在一些特殊的稳压二极管中有3根引脚，3根引脚的稳压二极管外形同三极管一样。
　　(3)稳压二极管的外壳有金属、玻璃、塑料等多种，有的在外壳上直接标出稳压值。
　　2.稳压二极管电路符号
　　稳压二极管的电路符号有旧的电路符号、新的电路符号、特殊型电路符号。在最早，旧的电路符号用DW表示稳压二极管。最新规定的稳压二极管电路符号，用VD表示。从两个电路符号可以看出，它与普通二极管的电路符号基本一样，负极有区别。在特殊电路符号指的是三根引脚稳压二极管的电路符号，内部有两只背靠背的稳压二极管，这种稳压二极管在电路中应用时，一只稳压二极管处于正向工作状态:另一只处于反向工作状态，具有温度互补特性。
　　稳压二极管的两根引脚同普通二极管一样也有极性之分。当它用于直流稳压日的时，在电路中的接法与普通二极管恰好相反。
　　1. 稳压二极管的主要参数说明
　　稳压二极管的参数较多，下面简介几种常见的参数：
　　①稳压电压： 稳定电压就是U-I特性曲线中的反向击穿电压，它是指稳压二极管进入稳压状态时二极管两端的电压大小。
　　由于生产过程中的离散性，手册中给出的稳定电压不是一个确定值，而是给了一个范围，例如IN4733A稳压二极管，典型值为5.1V,最小值为4.85V,最大值为5.36V.
　　②最大稳定电流： 它是指稳压二极管长时间工作而不损坏所允许流过的最大稳定电流值。稳压二极管在实际运用中，工作电流要小于最大稳定电流，否则会损坏稳压二极管。
　　③电压温度系数：用来表征稳压二极管的稳压值受温度影响程度的一个参数。
　　电压温度系数有正、负之分，其值越小越好，有下列3种情况:
　　(1)稳压值大于7V,稳压二极管是正温度系数的，当温度升高稳定电压值升高。
　　(2)稳压值小于5V,稳压二极管是负温度系数的，当温度升高稳定电压值下降
　　(3)稳压值在5-7V之间，稳压二极管温度系数接近于零，即稳定电压值不随温度变化。
　　电压温度系数一般在0.05~0.1之间。
　　④最大允许耗散功率： 它是指稳压二极管击穿后本身所允许消耗功率的最大值。实际使用中稳压二极管如果超过这一值，将会被烧坏。
　　⑤动态电阻：动态电阻越小，二极管的稳压性能就越好，动态电阻一般为几欧姆到几百欧姆。
　　2.稳压二极管主要特性说明
　　稳压二极管的基本结构是PN结，所以与普通二极管具有相似的特性，但是它也有个性，主要说明如下几点:
　　(1)加到稳压二极管上的电压达到稳定电压时，稳压二极管被击穿，两引脚之间的电压大小基本不变，利用这一特性可以进行稳压。
　　(2) 稳定电压大小受温度变化影响。
　　(3)稳压二极管的PN结加上正向偏置电压时，它也可以作为一个普通二极管使用，因为稳压二极管成本较高，所以电路中不会用稳压二极管作为普通二极管使用。
　　1.发光二极管的种类
　　按照材料划分：磷化镓发光二极管、磷砷化镓发光二极管、砷铝镓发光二极管。
　　按照发光颜色划分：红色发光二极管、黄色发光二极管、绿色发光二极管。
　　按照发光颜色是否改变划分：单色发光二极管、双色发光二极管、三色发光二极管。
　　按照封装及外形划分：圆柱形发光二极管、矩形发光二极管、组合形发光二极管。
　　2.发光二极管的外形特征说明
　　关于发光二极管外形特征说明以下几点:
　　(1)单色发光二极管的外壳颜色表示了它的发光颜色。发光二极管的外壳是透明的。
　　(2)单色发光二极管只有两根引脚，这两根引脚有正、负极之分。多色的发光二极管为3根引脚。
　　(3)发光二极管的外形很有特色，所以可以非常容易地识别出发光二极管。
　　3.发光二极管电路符号说明
　　发光二极管的电路符号与普通二极管的电路符号基本相同，电路符号中通过箭头表示这种二极管能够发光。
　　4. 发光二极管主要特性说明
　　①伏一安(U-I)特性： 与普通二极管的伏一安特性相似，只是发光二极管的正向导通电压值较大，为1.5^3V, 小电流发光二极管的反向击穿电压很小，约为6V至十几伏，比普通二极管小 。
　　②正向电阻和反向电阻特性：发光二极管正向和反向电阻均比普通二极管大得多。
　　③工作电流与发光相对强度关系：对于红色发光二极管而言，正向工作电流增大时，发光相对强度也在增大，当工作电流大到一定程度后，曲线趋于平坦(饱和)，说明发光相对强度趋于饱和;对于绿色发光二极管而言，工作电流增大，发光相对强度增大，但是没有饱和现象。
　　④发光强度与环境温度关系 ：温度越低，发光强度越大。当环境温度升高后，发光强度将明显下降。
　　⑤最大允许工作电流与环境温度关系：当环境温度大到一定程度后，最大允许工作电流迅速减小，最终为零，这说明在环境温度较高场合下，发光二极管更容易损坏，这也是发光二极管怕烫的原因。
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