半导体器件-恒流二极管1
恒流二极管(CRD)产品分析介绍
图3
2、 特性参数
（1）、恒定电流 IH ---- 指恒流二极管进入恒流区的电流。恒流
区是指电压变化的范围（VS—VE）。恒流区越宽，电流变化越小，说
明恒流（稳流）性能越好。测试条件：恒流二极管两端电压为 VS 。 （2）、恒流启动电压 VK ---- 指恒流二极管电流到达恒定电流的
80%时的电压。这时认为恒流二极管正在启动恒流。这个电压越低，
CRD
R1
+
2
+
+
D1
E
U
E
R2
-
1
-
-
稳压二极管稳定支路电压 图1
恒流二极管稳定回路电流
PN 结齐纳击穿效应形成了稳压二极管，沟道电场变化引起的沟道
结构变化，夹断沟道形成饱和恒定电流。（见图 2）
电压升高
齐纳击穿，电流增大，阻抗减小， 电压恒定 图2
电压升高，沟道变窄，抗阻增大 电流恒定
1、 恒流二极管的参数恒流二极管的特性曲线
传统电路技术（包括集成电路）和恒流二极管应用方式比较： 1、当前传统电路实现的恒流源 当前传统电路实现恒流源是通过闭环调节原理完成的，由于闭环工 作方式，电路瞬态特性差，电路复杂，调试工作繁重，成本高，元器 件较多造成可靠性问题。即使是集成电路，也存在上面诸多问题，集 成电路恒流源产品要构成系列化较为困难。电路完成的恒流源应用也 不方便，只能输出端带负载，输入端不能带负载，应用的灵活性差。 传统的电路恒流源只能用于直流电恒流，没有更多的功能。这是传统 电路方法不能和电路理论基础很好映射的原因。 2、恒流二极管实现的恒流源 作为分立器件，恒流二极管和稳压二极管一样很容易形成系列化产 品（已经形成了批量供货的 1 毫安—80 毫安产品），用户按照电路参 数要求选用合适的恒流二极管产品即可，同时具有电流配置的应用方 式，使得应用的灵活性大为提高。除了恒流功能以外，还可以根据其 特性发挥其他作用。恒流二极管是开环工作方式，瞬态特性好（可达 纳秒级）。恒流二极管不存在输入/输出端，两端都可以联接电流相同 的负载（串联）。电路简化，调试工作减轻（甚至不需要调试）,成本 低。电路系统的元器件相对于传统电路来说，减少很多，可靠性，可 维护性显著提高。恒流二极管的环境适应性，工作寿命和普通半导体 器件、集成电路完全一样。
恒流二极管简介
恒流二极管简介LED(发光二极管)是一种柔弱、精密的零部件，只要有稍许的过电压或过电流就会被破坏，尤其是过电流极对其伤害极大。
虽然在额定电流内是保险的，但是由于自发热所造成的发热现象，会超越定额电流而使LED损坏。
另一方面，LED 有VF的误差，在LED两端施加相同的电压，不同的LED所流过的电流有很大的差异，亮度也会不同。
由于这个原因，一般要驱动LED的话，都会附加恒流电路来驱动。
驱动LED的恒流电路有两种。
一种是开关模式的AC/DC或DC/DC，输出级是一种恒流电路，系统比较繁杂，成本较高，体积大，不太适用在精密小巧的LED灯。
另一种是器件级的恒流二极管（CRD）。
采用CRD驱动LED的系统如下图所示，结构非常简单，成本低廉，是LED驱动系统的有力竞争者。
图1恒流二极管（Current Regulative Diode，简称CRD）属于两端结型场效应恒流器件。
是一种能为LED或其他器件在电源电压变化时提供恒定电流的二端半导体器件, 它相当于一个大电流的恒流源或最大峰值电流限制电路，即使出现电源电压供应不稳定或是负载电阻变化很大的情况,都能确保供电电流恒定。
适用于LED照明、LCD背光、汽车电子、通信电路、手持设备、仪器仪表和微型机器等场合。
恒流二极管的转移特性曲线如下图：图2CRD产品与LED有较好的匹配性，不但可以避免LED由于受到过电流、过电压、周波数等变动所照成的外围破坏，而且还可以无视LED VF的误差，从而得到稳定的亮度。
新型CRD采用平面工艺，结构如图所示：图3 图4图3、4本质上是一种结型场效应管，其中图3是P沟道，图4是N沟道。
其I-V特性曲线如下图：图5当VGS=0V时，沟道电流IH最大。
CRD正是利用这一特性实现恒流功能。
从理论上讲，沟道电流IH可以任意调节，但电流越大，恒定电流的起始点电压VS 越高，当VS高于3V，就会极大地限制CRD的应用范围。
因此，CRD恒定电流多小于20mA。
半导体二极管在电子电路中的基本作用
半导体二极管在电子电路中的基本作用半导体二极管是一种重要的电子器件，广泛应用于各种电子电路中。
它具有诸多独特的性质和功能，可以起到多种作用。
本文将从基本原理、特点和应用领域等方面，详细介绍半导体二极管在电子电路中的基本作用。
半导体二极管是一种两端具有PN结的二极管，由p型和n型半导体材料组成。
它有一个主要的特点，即只能从p端流向n端的方向导通电流，而反向时截止电流。
这种非线性特性使得二极管在电子电路中具有独特的应用价值。
首先，半导体二极管常用作整流器。
整流器是将交流信号转换为直流信号的重要电子元件。
半导体二极管具有只能单向传导电流的特性，可以有效地将交流信号中的负半周去除，只保留正半周，从而实现整流的功能。
这在电源、通信和音频等领域的电路中经常需要。
其次，半导体二极管广泛应用于电路的保护功能。
例如，在电路中加入一个二极管，可以实现过压保护。
当电路中出现过高的电压时，二极管会在达到其击穿电压时变为导通状态，将超出范围的电压引到地或其他处，从而保护其他电子元件不受损坏。
类似地，二极管还可以用于过流保护、过温保护和反向电压保护等，保障电路的安全运行。
此外，半导体二极管还可用作电压参考源。
例如，锂电池充电、开关电源和运算放大器等电子电路中，通常需要一个稳定的参考电压。
半导体二极管的正向电压降通常比较稳定，因此可以将其作为稳定的参考电压源使用。
通过合理设计与连接，可以在电路中产生精确的参考电压，确保其他电子元件的工作稳定和准确。
同时，半导体二极管在信号混频中具有重要的作用。
信号混频是将两个频率不同的信号混合在一起，得到频率和幅度均不同于原信号的新信号。
在混频电路中，半导体二极管常常作为非线性元件被使用。
通过合理选择和连接二极管，可以实现不同种类的混频电路，从而实现频率合成、调制解调等功能，广泛应用于无线通信和广播电视等领域。
此外，半导体二极管还可用作电路中的开关元件。
在数字电路中，常常需要将信号进行开关控制。
恒流二极管
二极管是一种有极性的两端电子元件，它在单个方向上传导电流并阻止电流在另一个方向上流动，因为在一个方向上，它的电阻理想地为零，而在另一个方向上它是无限的。
这些组件包括两个端子，一个阳极和一个阴极。
根据PN结二极管、齐纳二极管、恒流二极管、肖特基二极管、发光二极管等要求，可以在各种电气和电子项目中使用不同种类的二极管。
本文下面讨论了其中一种二极管恒流二极管及其应用。
一、什么是恒流二极管？用于将电流限制或改变到设备最高值的二极管称为恒流二极管或CCD o该二极管也称为电流调节二极管或CRD和限流二极管或CLD o恒流二极管符号如下所示。
恒流二极管的功能是为电路提供短路保护。
AnodeI Cathode▲图1.1恒流二极管的符号二、恒流二极管工作原理恒流二极管的内部结构如下图所示。
该二极管包括一个N沟道JFET晶体管，其中晶体管的栅极端子与源极短路，因此它的工作原理类似于一个两端限流器或电流源，相当于一个限压齐纳二极管。
▲图2.1恒流二极管内部结构与齐纳二极管不同，这些类型的二极管将保持电流稳定而不是电压恒定。
一旦电压发生变化,这些二极管就不会改变流经它们的电流。
在正向偏置条件下，这些二极管使用L5伏至6伏的电压工作。
这种偏置产生的电流称为正向电流（Ip）。
即使差异发生在输入电压和负载电阻内，该二极管也能够保持电流值。
三、恒流二极管特点恒流二极管的特点包括以下。
•其公差为±10%。
•其工作电压范围为IV至100V。
•当温度值变化时，它的行为是稳定的。
•其峰值工作电压为100伏。
•热阻值为IOoC/w。
•其储存温度等级范围为-55至200摄氏度。
•其功耗为30mW o•电流范围为0.192mA至5.6mA o•峰值电压额定值范围为50V至100V。
•它的阻抗范围从20兆欧到几千欧。
•该二极管不需要任何偏置并提供良好的温度稳定性。
四、恒流二极管电路顾名思义，这个二极管将流经它的电流调节到一些最高水平。
半导体元器件 分类
半导体元器件分类半导体元器件分类一、引言半导体元器件是现代电子技术中不可或缺的重要组成部分。
它们广泛应用于各种电子设备中，包括计算机、手机、电视、汽车电子等。
本文将对半导体元器件进行分类，介绍其主要类型及特点。
二、分类一：二极管二极管是最简单的半导体元器件之一。
它由P型和N型半导体材料组成，具有只允许单向电流通过的特性。
根据不同的用途和结构，二极管可以分为整流二极管、稳压二极管、光电二极管等。
1. 整流二极管：用于将交流电转换为直流电的元件。
它的特点是正向导通电压低、反向击穿电压高、反向电流小。
2. 稳压二极管：用于稳定电压的元件。
它的特点是具有较稳定的反向电压，可用于保护其他元器件免受过高电压的损害。
3. 光电二极管：将光能转化为电能的元件。
它的特点是在光照下产生电流，可应用于光电传感器、光通信等领域。
三、分类二：晶体管晶体管是一种用于放大和控制电信号的半导体元件。
它由三层或多层半导体材料构成，根据结构和工作原理的不同，可以分为三极管、场效应晶体管和双极性晶体管。
1. 三极管：由三个掺杂不同的半导体层组成，具有放大电信号的功能。
它的特点是输入电流小，输出电流大，可用于放大电流和开关电路。
2. 场效应晶体管：根据栅极电压的变化来控制电流的元件。
它的特点是输入电阻高，功耗低，可用于放大电压和开关电路。
3. 双极性晶体管：由P型和N型半导体材料构成，具有放大和开关功能。
它的特点是电流放大倍数高，可用于放大电流和开关电路。
四、分类三：集成电路集成电路是在单个芯片上集成了多个电子元件的器件。
根据集成度和功能的不同，可以分为数字集成电路和模拟集成电路。
1. 数字集成电路：用于处理和传输数字信号的元件。
它的特点是逻辑门电路多，运算速度快，可用于计算机、手机等数字设备。
2. 模拟集成电路：用于处理和传输模拟信号的元件。
它的特点是放大器电路多，信号处理精度高，可用于音频、视频等模拟设备。
五、分类四：传感器传感器是将物理量、化学量等转化为电信号的元件。
恒流二极管原理
恒流二极管原理
恒流二极管是一种特殊的二极管，在电路中被用来提供稳定的电流。
它的原理是基于二极管的正向工作特性和负温度系数的特性。
在正向工作区域，二极管具有较低的电压降，且其电流与电压成指数关系。
而恒流二极管通过在二极管上串联一个恒流源或电流源来产生稳定的电流。
当电流通过恒流二极管时，如果电压发生变化，那么二极管会自动调整电流来保持恒定。
这是因为二极管的负温度系数会导致它的电流随着温度的变化而变化。
当温度升高时，二极管的电流会下降，反之亦然。
通过这种机制，恒流二极管能够提供相对稳定的电流输出，不受温度和电压变化的影响。
恒流二极管常用于与其他电子元件（如晶体管、操作放大器等）组合成电路，以提供稳定的电流源。
它在许多应用中都起到重要作用，比如电流源、恒流驱动器和温度补偿电路等。
总之，恒流二极管利用二极管的正向工作特性和负温度系数的特性，在电路中提供恒定的电流。
它是一种有着广泛应用的电子元件，能够稳定输出电流，不受温度和电压变化的影响。
恒流二极管符号
恒流二极管符号
恒流二极管（Constant Current Diode，简称CCD）是一种特殊类型的半导体器件，能够在很宽的电压范围内提供相对恒定的电流。
这种二极管通常用于需要稳定电流源的电路中，如LED驱动器、电流限制器等。
恒流二极管的符号并不是标准化的，因为它不是一个像普通整流二极管那样普遍使用的元件。
不过，在电路图中，恒流二极管可能会用普通二极管的符号来表示，并加上一些特定的标记或注释来说明其功能。
例如，它可能会被标记为“CCD”或者带有一个特殊的编号，以区别于其他类型的二极管。
在某些情况下，恒流二极管的符号可能会被绘制成一个普通的二极管符号，旁边再加上一个代表恒定电流值的标签或者文本。
这个标签可能会指明二极管在特定电压范围内的恒定电流输出值。
由于恒流二极管的使用不如标准二极管那么广泛，因此在电路图中的表示方法可能因设计师而异。
如果你在查看特定的电路图或者设计电路时遇到恒流二极管，最好的做法是查阅该元件的数据手册或者咨询制造商，以获取准确的符号和相关的电气特性信息。
在实际应用中，如果需要使用恒流二极管，建议与供应商或制造商确认其具体的符号表示，以确保在电路设计和理解中的清晰性和准确性。
半导体二极管ppt课件
快 恢 复 二 极 管
形形色色的二极管
肖 特 基 二 极 管
二极管的封装 资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值
用于电视机、收音机、电源装置等电子产品中
的各种不同外形的二极管如下图所示。二极管
通常用塑料、玻璃或金属材料作为封装外壳，
五、二极管的检测 资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值
用万用表检测普通二极管的好坏 测试图如图所示
1、万用表置于R×1k挡。测量正向电阻时，万用表的黑表
笔接二极管的正极，红表笔接二极管的负极。
2、万用表置于R×1k挡。测量反向电阻时，万用表的红表
稳压管在电路中主要 功能是起稳压作用。
击穿 特性
稳压管的伏安特性曲线
正向 特性
资金是运动的价值，资金的价值是随 时间变 化而变 化的， 是时间 的函数 ，随时 间的推 移而增 值，其 增值的 这部分 资金就 是原有 资金的 时间价 值
形形色色的二极管
高频二极管
阻尼二极管
金属封装整流二极管
资金是运动的价值，资金的价值是随 时间变 化而变 化的， 是时间 的函数 ，随时 间的推 移而增 值，其 增值的 这部分 资金就 是原有 资金的 时间价 值
发光二极管
形形色色的二极管
资金是运动的价值，资金的价值是随 时间变 化而变 化的， 是时间 的函数 ，随时 间的推 移而增 值，其 增值的 这部分 资金就 是原有 资金的 时间价 值
高，主要用于信号检测、取样、小电流整流等
整流二极管（2CZ、2DZ等系列）的IFM较大，fM很
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ID
Vg=0V
P+
N
P+
g 栅极 负电压 s源
Vg<0
耗尽型 常开
VD
恒流二极管工作原理
d漏
9 8 7 6 5 4 3 2 1
Vd=10V
ID
Vg=0V
P+ N P+
g 栅极 s源
电压很小，电流很小，压差很小，体现不出其作用。此 VD 时V=RI，R=V/I。在漏端加上正电压时，耗尽区面积增加， 电阻很大，电压的微小变化，引起电流变化的值很小， 即恒流性。
恒流二极管的特性及参数
ID
饱和 电压
击穿 电压
恒定电流 IH I
恒定电流
动态阻抗： ZH=U/I 倾斜程度
Us
UB
VD
工作在一定电压范围内
饱和电压Us 击穿电压UB
I H 100% 温度系数： I H T
+ 单位温度变化引起恒定 电流相对变化的百分比。
思考题
图中给出了三个恒流管的特性曲线，从 中可以得出哪些信息？ ID 1、饱和电压随稳定电流值增加而增加。 2、恒定电流低，恒定效果好。小巧，主要应用在低功率，如电话线电路、手持设备和单IC芯片或PC板的 某些部分，用于稳定和限制电流，保证电路提供持续电流的二极管，即使出现电源电压 供应不稳定或是负载电阻变化很大的情况，都能确保电路电流稳定。 型号： IP（MA）恒流值 F-101L／E-101L 0.01-0.06（MA） F-101／E-101 0.05-0.21（MA） F-301／E-301 0.20-0.42（MA） F-501／E-501 0.40-0.63（MA） F-701／E-701 0.60-0.92（MA） F-102／E-102 0.88-1.32（MA） F-152／E-152 1.28-1.72（MA） F-202／E-202 1.68-2.32（MA） F-272／E-272 2.28-3.10（MA） F-352／E-352 3.00-4.10（MA） F-452／E-452 3.90-5.10（MA） F-562／E-562 5.00-6.50（MA） F-822／E-822 6.56-9.84（MA） F-103／E-103 8.00-12.0（MA） F-123／E-123 9.60-14.4（MA） F-153／E-153 12.0-18.0（MA）
电路中RL<<ZH
应用
恒流源 扩流
并联
三极管扩流
DH
IH
RS
T
应用
恒流源 I I
DH DZ
IH
R T DZ
RS
IR
T RS
恒流二极管检测
RL
mA
DC
V
DH
一只恒流二极管2DH04C，标称 恒定电流为0.4mA，UB为70V。 提供直流可调电压源0～30V， 两块万用表。 测量恒流二极管的IH和Us。
1. 调RL为零，通过改变直流电压源的电压，测量特性参数。 2. 调RL为RL，重复上述测量，观察电流变化情况。
注意：恒流管极性
恒流二极管
大连理工大学 物理与光电工程学院 张贺秋
目的
1、掌握恒流二极管的工作原理。 2、掌握恒流二极管的参数。 3、了解恒流二极管的应用。
恒流二极管工作原理
利用栅源短接的结型场效应管工作的。
结构示意图
d漏
N沟道结型场效应管结构剖面图
P+
N
P+
g 栅极 s源 N沟道 P沟道
恒流二极管工作原理