学习情境一 常用半导体器件的识别与检测
任务二 半导体二极管的识别与检测
一、 任务目的
1. 了解半导体二极管导电特性； 2. 了解半导体二极管的种类； 3．掌握半导体二极管的识别与检测。 二、任务的要求及技术指标
1. 了解本征半导体与杂质半导体的区别； 2．掌握PN结的形成与单向导电性； 3. 了解半导体二极管的结构类型和型号。 4．掌握半导体二极管的识别与检测。
三、半导体导电特性介绍
自然界的物质就其导电性能可分为导体、绝缘体、和半导体。 导体：导电性能良好的物质。如金、银铜等。 绝缘体：几乎不导电的物质。如陶瓷、橡胶、玻璃等。
半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间的物质。如硅、锗。 半导体一般分为本征半导体和杂质半导体两种类型。 1．本征半导体
常用的半导体材料有硅（Si）和锗(Ge) 。这种非常纯净的且原子排列整齐的半导体。 图1-10所示分别为硅（锗）的原子结构示意图及硅（锗）原子在晶体中的共价键排
图1-10 共价键示意图
列。
如果共价键中的价电子受热激发获得足够能量，则可摆脱共价键的束缚而成为自由电子。这个电子原来所在的共价键的位置上就留下一个缺少负电荷的空位，这个空位称为空穴。空穴带正电。
2. 杂质半导体
本征半导体实际使用价值不大，但如果在本征半导体中掺入微量的某种杂质元素，就形成N型和P型半导体。 （1）N型半导体
在本征半导体（以硅为例）中掺入少量的5价元素，如磷（P）、砷（As）等。磷原子的最外层有5个价电子，其中4个价电子与相邻硅原子的最外层价电子组成共价键形成稳定结构，多余的电子很容易受激发成为自由电子。这种掺入5价元素的半导体称为N型半导体，如图1-11所示。N型半导体主要靠自由电子导电。
（2）P型半导体
在本征半导体（以硅为例）中掺入三价元素如硼（B），硼原子最外层的3个价电子工和相邻的3个硅原子形成共价键后，就留下一下空穴，空穴数量增多，自由电子则相对很少，这种掺入3价元素的半导体称为P型半导体，如图1-12所示。
图1-11 N型半导体原理图
图1-12 P型半导体原理图
注意：不论是N型半导体还是P型半导体都是中性，对外不显电性。
当P型半导体与N型半导体接触以后，由于交界两侧半导体类型不同，存在电子和空穴的浓度差。这样，P区的空穴向N区扩散，N区的电子向P区扩散。这样，在P区和N区的接触面就产生正、负离子层。这离子层就称为PN结。如图1-13所示。
3.PN结的特性
(1)PN结的正向导通特性
给PN结加正向电压，即P区接正电源，N区接负电源，此时称PN结为正向偏置，如图1-14所示。
这时PN结外电场与内电场方向相反，外加电场抵消内电场使空间电荷区变薄，有利于多数载运动，形成正向电流，外加电场越强，正向电流越大，这意味PN结正向电阻变小。
图1-13 PN结形成示意图
1-14 PN结正向偏置示意图 图
(2)PN结的反向截止特性
图1-15 PN结反向偏置示意图
给PN结加反向电压，即电源正极接N区，负极接P区，称PN结反向偏置，如图1-15所示。这时外加电场与内电场方向相同，使内电场的作用增强，PN结变厚，多数载流子运动难于进行，有助于少数载流子运动，所以电流很少，接近于零，即PN节反向电阻很大。
综上所述：PN结具有单向导电性，正向偏置时，PN结导通，反向偏置时，PN结载止。
四、半导体二极管的结构、类型与符号介绍
一个PN结和加上相应的引出线，然后用塑料、玻璃或铁皮等材料做外壳封装就成为最简单的二极管。二极管按所用材料不同分为锗管和硅管。接在二极管P区引出线为阳极，接在N区引出线为阴极。如图1-16所示。
图1-16 二极管结构图
图1-17 二极管图形符号及外观
二极管有许多类型：从工艺上分为点接触型和面接触型；按用途分有整流管、检波二极管、稳压二极管和开关二极管，二极管的外形也是多种多样，如图1-17。
五、二极管检测
1.普通二极管的识别与检测 （1）极性的判别
将万用表置于R×100档或R×1k档，两表笔分别接二极管的两个电极，测出一个结果后，对调两表笔，再测出一个结果。两次测量的结果中，有一次测量出的阻值较大（为反向电阻），一次测量出的阻值较小（为正向电阻）。在阻值较小的一次测量中，黑表笔接的是二极管的正极，红表笔接的是二极管的负极。
（2）单向导电性能的检测及好坏的判断
通常，锗材料二极管的正向电阻值为1kΩ左右，反向电阻值为300左右。硅材料二极管的电阻值为5 kΩ左右，反向电阻值为∞（无穷大）。正向电阻越小越好，反向电阻越大越好。正、反向电阻值相差越悬殊，说明二极管的单向导电特性越好。
若测得二极管的正、反向电阻值均接近0或阻值较小，则说明该二极管内部已击穿短路或漏电损坏。若测得二极管的正、反向电阻值均为无穷大，则说明该二极管已开路损坏。
（3）反向击穿电压的检测
二极管反向击穿电压（耐压值）可以用晶体管直流参数测试表测量。其方法是：测量二极管时，应将测试表的“NPN/PNP”选择键设置为NPN状态，再将被测二极管的正极接测试表的“C”插孔内，负极插入测试表的“e”插孔，然后按下“V”键，测试表即可指示出二极管的反向击穿电压值。
也可用兆欧表和万用表来测量二极管的反向击穿电压、测量时被测二极管的负极与兆欧表的正极相接，将二极管的正极与兆欧表的负极相连，同时用万用表（置于合适的直流电压档）监测二极管两端的电压。摇动兆欧表手柄（应由慢逐渐加快），待二极管两端电压稳定而不再上升时，此电压值即是二极管的反向击穿电压。
2、发光二极管的识别与检测 （1）单色发光二极管的检测 ①目测极性
判别红外发光二极管的正、负电极。红外发光二极管有两个引脚，通常长引脚为正极，短引脚为负极。因红外发光二极管呈透明状，所以管壳内的电极清晰可见，内部电极较宽较大的一个为负极，而较窄且小的一个为正极。
②用指针式万用表检测极性
在万用表外部附接一节1.5V干电池，将万用表置R×10或R×100挡。这种接法就相当于给万用表串接上了1.5V电压，使检测电压增加至3V(发光二极管的开启电压为2V)。检测时，用万用表两表笔轮换接触发光二极管的两管脚。若管子性能良好，必定有一次能正常发光，此时，黑表笔所接的为正极，红表笔所接的为负极。
（2）红外发光二极管的检测
将万用表置于R×1K挡，测量红外发光二极管的正、反向电阻，通常，正向电阻应在30K左右，反向电阻要在500K以上，这样的管子才可正常使用。要求反向电阻越大越好。
（3）红外接收二极管的检测 ① 识别管脚极性
目测（从外观上识别）。常见的红外接收二极管外观颜色呈黑色。识别引脚时，面对受光窗口，从左至右，分别为正极和负极。另外，在红外接收二极管的管体顶端有一个小斜切平面，通常带有此斜切平面一端的引脚为负极，另一端为正极。
用万用表检测（指针式）。将万用表置于R×1K挡，用来判别普通二极管正、负电极的方法进行检查，即交换红、黑表笔两次测量管子两引脚间的电阻值，正常时，所得阻值应为一大一小。以阻值较小的一次为准，红表笔所接的管脚为负极，黑表笔所接的管脚为正极。
②检测性能好坏
用万用表电阻挡测量红外接收二极管正、反向电阻，根据正、反向电阻值的大小，即可初步判定红外接收二极管的好坏。
3、稳压二极管的识别与检测 （1）判别稳压二极管的极性
目测（从外形上看）。金属封装稳压二极管管体的正极一端为平面形，负极一端为半圆面形。塑封稳压二极管管体上印有彩色标记的一端为负极，另一端为正极。
用万用表检测（指针式）。测量的方法与普通二极管相同，即用万用表R×1k档，将两表笔分别接稳压二极管的两个电极，测出一个结果后，再对调两表笔进行测量。在两次测量结果中，阻值较小那一次，黑表笔接的是稳压二极管的正极，红表笔接的是稳压二极管的负极。
判别稳压二极管的好坏。若测得稳压二极管的正、反向电阻均很小或均为无穷大，则说明该二极管已击穿或开路损坏。
（2） 稳压值的测量
好的稳压管还要有个准确的稳压值，业余条件下怎么估测出这个稳压值呢？不难，再去找一块指针表来就可以了。方法是：先将一块表置于R×10k档，其黑、红表笔分别接在稳压管的阴极和阳极，这时就模拟出稳压管的实际工作状态，再取另一块表置于电压档V×10V或V×50V（根据稳压值选量程）上，将红、黑表笔分别搭接到刚才那块表的的黑、红表笔上，这时测出的电压值就基本上是这个稳压管的稳压值。说“基本上”，是因为第一块表对
稳压管的偏置电流相对正常使用时的偏置电流稍小些，所以测出的稳压值会稍偏大一点，但基本相差不大。
这个方法只可估测稳压值小于指针表高压电池电压的稳压管。如果稳压管的稳压值太高，就只能用外加电源的方法来测量了（这样看来，我们在选用指针表时，选用高压电池电压为15V的要比9V的更适用些）。
稳压二极管的外型与普通二极管相似，极性判断方法与普通二极管相同。 稳压值的判断：
1.5 k
也可用低于1000V的兆欧表为稳压二极管提供测试电源。其方法是：将兆欧表正端与稳压二极管的负极相接，兆欧表的负端与稳压二极管的正极相接后，按规定匀速摇动兆欧表手柄，同时用万用表监测稳压二极管两端电压值（万用表的电压档应视稳定电压值的大小而定），待万用表的指示电压指示稳定时，此电压值便是稳压二极管的稳定电压值。
若测量稳压二极管的稳定电压值忽高忽低，则说明该二极管的性不稳定。 （3）用指针式万用表检测 ①在 R 100或 R 1 k 挡测量
②正反向电阻各测量一次， 测量时手不要接触引脚。
③一般硅管正向电阻为几千欧，锗管正向电阻为几百欧；反向电阻为几百千欧。正反向电阻相差不大为劣质管。
④正反向电阻都是无穷大或零则二极管内部断路或短路。
图1-18 稳压管检测
图1-19 用指针式万用表检测
4、用数字万用表检测二极管
将数字万用表拨至“二极管、蜂呜”挡，红表笔对黑表笔有+2．8V的电压，此时数字万用表显示的是所测二极管的压降(单位为mv)。正常情况下，正向测量时压降为300～700，反向测量时为溢出"1”。若正反测量均显示“000”，说明二极管短路；正向测量显示溢出“1”，说明二极管开路(某些硅堆正向压降有可能显示溢出)。另外，此法可用来辨别硅管和锗管。若正向测量的压降范围为500～800，则所测二极管为硅管；若压降范围为150-300，则所测二极管为锗管。
三极管各结通断的判别，NPN和PNP的判断，各极的判断均能用此法来进行，而且很方便。
用数字式万用表检测：
图1-20 用数字式万用表检测
任务工单
评分标准
任务二 半导体二极管识别与检测考核要求与评价标准
学习情境一 常用半导体器件的识别与检测
任务二 半导体二极管的识别与检测
一、 任务目的
1. 了解半导体二极管导电特性； 2. 了解半导体二极管的种类； 3．掌握半导体二极管的识别与检测。 二、任务的要求及技术指标
1. 了解本征半导体与杂质半导体的区别； 2．掌握PN结的形成与单向导电性； 3. 了解半导体二极管的结构类型和型号。 4．掌握半导体二极管的识别与检测。
三、半导体导电特性介绍
自然界的物质就其导电性能可分为导体、绝缘体、和半导体。 导体：导电性能良好的物质。如金、银铜等。 绝缘体：几乎不导电的物质。如陶瓷、橡胶、玻璃等。
半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间的物质。如硅、锗。 半导体一般分为本征半导体和杂质半导体两种类型。 1．本征半导体
常用的半导体材料有硅（Si）和锗(Ge) 。这种非常纯净的且原子排列整齐的半导体。 图1-10所示分别为硅（锗）的原子结构示意图及硅（锗）原子在晶体中的共价键排
图1-10 共价键示意图
列。
如果共价键中的价电子受热激发获得足够能量，则可摆脱共价键的束缚而成为自由电子。这个电子原来所在的共价键的位置上就留下一个缺少负电荷的空位，这个空位称为空穴。空穴带正电。
2. 杂质半导体
本征半导体实际使用价值不大，但如果在本征半导体中掺入微量的某种杂质元素，就形成N型和P型半导体。 （1）N型半导体
在本征半导体（以硅为例）中掺入少量的5价元素，如磷（P）、砷（As）等。磷原子的最外层有5个价电子，其中4个价电子与相邻硅原子的最外层价电子组成共价键形成稳定结构，多余的电子很容易受激发成为自由电子。这种掺入5价元素的半导体称为N型半导体，如图1-11所示。N型半导体主要靠自由电子导电。
（2）P型半导体
在本征半导体（以硅为例）中掺入三价元素如硼（B），硼原子最外层的3个价电子工和相邻的3个硅原子形成共价键后，就留下一下空穴，空穴数量增多，自由电子则相对很少，这种掺入3价元素的半导体称为P型半导体，如图1-12所示。
图1-11 N型半导体原理图
图1-12 P型半导体原理图
注意：不论是N型半导体还是P型半导体都是中性，对外不显电性。
当P型半导体与N型半导体接触以后，由于交界两侧半导体类型不同，存在电子和空穴的浓度差。这样，P区的空穴向N区扩散，N区的电子向P区扩散。这样，在P区和N区的接触面就产生正、负离子层。这离子层就称为PN结。如图1-13所示。
3.PN结的特性
(1)PN结的正向导通特性
给PN结加正向电压，即P区接正电源，N区接负电源，此时称PN结为正向偏置，如图1-14所示。
这时PN结外电场与内电场方向相反，外加电场抵消内电场使空间电荷区变薄，有利于多数载运动，形成正向电流，外加电场越强，正向电流越大，这意味PN结正向电阻变小。
图1-13 PN结形成示意图
1-14 PN结正向偏置示意图 图
(2)PN结的反向截止特性
图1-15 PN结反向偏置示意图
给PN结加反向电压，即电源正极接N区，负极接P区，称PN结反向偏置，如图1-15所示。这时外加电场与内电场方向相同，使内电场的作用增强，PN结变厚，多数载流子运动难于进行，有助于少数载流子运动，所以电流很少，接近于零，即PN节反向电阻很大。
综上所述：PN结具有单向导电性，正向偏置时，PN结导通，反向偏置时，PN结载止。
四、半导体二极管的结构、类型与符号介绍
一个PN结和加上相应的引出线，然后用塑料、玻璃或铁皮等材料做外壳封装就成为最简单的二极管。二极管按所用材料不同分为锗管和硅管。接在二极管P区引出线为阳极，接在N区引出线为阴极。如图1-16所示。
图1-16 二极管结构图
图1-17 二极管图形符号及外观
二极管有许多类型：从工艺上分为点接触型和面接触型；按用途分有整流管、检波二极管、稳压二极管和开关二极管，二极管的外形也是多种多样，如图1-17。
五、二极管检测
1.普通二极管的识别与检测 （1）极性的判别
将万用表置于R×100档或R×1k档，两表笔分别接二极管的两个电极，测出一个结果后，对调两表笔，再测出一个结果。两次测量的结果中，有一次测量出的阻值较大（为反向电阻），一次测量出的阻值较小（为正向电阻）。在阻值较小的一次测量中，黑表笔接的是二极管的正极，红表笔接的是二极管的负极。
（2）单向导电性能的检测及好坏的判断
通常，锗材料二极管的正向电阻值为1kΩ左右，反向电阻值为300左右。硅材料二极管的电阻值为5 kΩ左右，反向电阻值为∞（无穷大）。正向电阻越小越好，反向电阻越大越好。正、反向电阻值相差越悬殊，说明二极管的单向导电特性越好。
若测得二极管的正、反向电阻值均接近0或阻值较小，则说明该二极管内部已击穿短路或漏电损坏。若测得二极管的正、反向电阻值均为无穷大，则说明该二极管已开路损坏。
（3）反向击穿电压的检测
二极管反向击穿电压（耐压值）可以用晶体管直流参数测试表测量。其方法是：测量二极管时，应将测试表的“NPN/PNP”选择键设置为NPN状态，再将被测二极管的正极接测试表的“C”插孔内，负极插入测试表的“e”插孔，然后按下“V”键，测试表即可指示出二极管的反向击穿电压值。
也可用兆欧表和万用表来测量二极管的反向击穿电压、测量时被测二极管的负极与兆欧表的正极相接，将二极管的正极与兆欧表的负极相连，同时用万用表（置于合适的直流电压档）监测二极管两端的电压。摇动兆欧表手柄（应由慢逐渐加快），待二极管两端电压稳定而不再上升时，此电压值即是二极管的反向击穿电压。
2、发光二极管的识别与检测 （1）单色发光二极管的检测 ①目测极性
判别红外发光二极管的正、负电极。红外发光二极管有两个引脚，通常长引脚为正极，短引脚为负极。因红外发光二极管呈透明状，所以管壳内的电极清晰可见，内部电极较宽较大的一个为负极，而较窄且小的一个为正极。
②用指针式万用表检测极性
在万用表外部附接一节1.5V干电池，将万用表置R×10或R×100挡。这种接法就相当于给万用表串接上了1.5V电压，使检测电压增加至3V(发光二极管的开启电压为2V)。检测时，用万用表两表笔轮换接触发光二极管的两管脚。若管子性能良好，必定有一次能正常发光，此时，黑表笔所接的为正极，红表笔所接的为负极。
（2）红外发光二极管的检测
将万用表置于R×1K挡，测量红外发光二极管的正、反向电阻，通常，正向电阻应在30K左右，反向电阻要在500K以上，这样的管子才可正常使用。要求反向电阻越大越好。
（3）红外接收二极管的检测 ① 识别管脚极性
目测（从外观上识别）。常见的红外接收二极管外观颜色呈黑色。识别引脚时，面对受光窗口，从左至右，分别为正极和负极。另外，在红外接收二极管的管体顶端有一个小斜切平面，通常带有此斜切平面一端的引脚为负极，另一端为正极。
用万用表检测（指针式）。将万用表置于R×1K挡，用来判别普通二极管正、负电极的方法进行检查，即交换红、黑表笔两次测量管子两引脚间的电阻值，正常时，所得阻值应为一大一小。以阻值较小的一次为准，红表笔所接的管脚为负极，黑表笔所接的管脚为正极。
②检测性能好坏
用万用表电阻挡测量红外接收二极管正、反向电阻，根据正、反向电阻值的大小，即可初步判定红外接收二极管的好坏。
3、稳压二极管的识别与检测 （1）判别稳压二极管的极性
目测（从外形上看）。金属封装稳压二极管管体的正极一端为平面形，负极一端为半圆面形。塑封稳压二极管管体上印有彩色标记的一端为负极，另一端为正极。
用万用表检测（指针式）。测量的方法与普通二极管相同，即用万用表R×1k档，将两表笔分别接稳压二极管的两个电极，测出一个结果后，再对调两表笔进行测量。在两次测量结果中，阻值较小那一次，黑表笔接的是稳压二极管的正极，红表笔接的是稳压二极管的负极。
判别稳压二极管的好坏。若测得稳压二极管的正、反向电阻均很小或均为无穷大，则说明该二极管已击穿或开路损坏。
（2） 稳压值的测量
好的稳压管还要有个准确的稳压值，业余条件下怎么估测出这个稳压值呢？不难，再去找一块指针表来就可以了。方法是：先将一块表置于R×10k档，其黑、红表笔分别接在稳压管的阴极和阳极，这时就模拟出稳压管的实际工作状态，再取另一块表置于电压档V×10V或V×50V（根据稳压值选量程）上，将红、黑表笔分别搭接到刚才那块表的的黑、红表笔上，这时测出的电压值就基本上是这个稳压管的稳压值。说“基本上”，是因为第一块表对
稳压管的偏置电流相对正常使用时的偏置电流稍小些，所以测出的稳压值会稍偏大一点，但基本相差不大。
这个方法只可估测稳压值小于指针表高压电池电压的稳压管。如果稳压管的稳压值太高，就只能用外加电源的方法来测量了（这样看来，我们在选用指针表时，选用高压电池电压为15V的要比9V的更适用些）。
稳压二极管的外型与普通二极管相似，极性判断方法与普通二极管相同。 稳压值的判断：
1.5 k
也可用低于1000V的兆欧表为稳压二极管提供测试电源。其方法是：将兆欧表正端与稳压二极管的负极相接，兆欧表的负端与稳压二极管的正极相接后，按规定匀速摇动兆欧表手柄，同时用万用表监测稳压二极管两端电压值（万用表的电压档应视稳定电压值的大小而定），待万用表的指示电压指示稳定时，此电压值便是稳压二极管的稳定电压值。
若测量稳压二极管的稳定电压值忽高忽低，则说明该二极管的性不稳定。 （3）用指针式万用表检测 ①在 R 100或 R 1 k 挡测量
②正反向电阻各测量一次， 测量时手不要接触引脚。
③一般硅管正向电阻为几千欧，锗管正向电阻为几百欧；反向电阻为几百千欧。正反向电阻相差不大为劣质管。
④正反向电阻都是无穷大或零则二极管内部断路或短路。
图1-18 稳压管检测
图1-19 用指针式万用表检测
4、用数字万用表检测二极管
将数字万用表拨至“二极管、蜂呜”挡，红表笔对黑表笔有+2．8V的电压，此时数字万用表显示的是所测二极管的压降(单位为mv)。正常情况下，正向测量时压降为300～700，反向测量时为溢出"1”。若正反测量均显示“000”，说明二极管短路；正向测量显示溢出“1”，说明二极管开路(某些硅堆正向压降有可能显示溢出)。另外，此法可用来辨别硅管和锗管。若正向测量的压降范围为500～800，则所测二极管为硅管；若压降范围为150-300，则所测二极管为锗管。
三极管各结通断的判别，NPN和PNP的判断，各极的判断均能用此法来进行，而且很方便。
用数字式万用表检测：
图1-20 用数字式万用表检测
任务工单
评分标准
任务二 半导体二极管识别与检测考核要求与评价标准