(一)二极管的基础特性
引用:二极管基本知识
1. 基本概念
二极管由管芯、管壳和两个电极构成。管芯就是一个PN结,在PN结的两端各引出一个引线,并用塑料、玻璃或金属材料作为封装外壳,就构成了晶体二极管,如下图所示。P区的引出的电极称为正极或阳极,N区的引出的电极称为负极或阴极。
1.1 二极管的伏安特性
二极管的伏安特性是指加在二极管两端电压和流过二极管的电流之间的关系,用于定性描述这两者关系的曲线称为伏安特性曲线。通过晶体管图示仪观察到硅二极管的伏安特性如下图所示。
1.2 正向特性
1)外加正向电压较小时,二极管呈现的电阻较大,正向电流几乎为零,曲线OA段称为不导通区或死区。一般硅管的死区电压约为0.5伏, 锗的死区电压约为0.2伏,该电压值又称门坎电压或阈值电压。
2)当外加正向电压超过死区电压时,PN结内电场几乎被抵消,二极管呈现的电阻很小,正向电流开始增加,进入正向导通区,但此时电压与电流不成比例如AB段。随外加电压的增加正向电流迅速增加,如BC段特性曲线陡直,伏安关系近似线性,处于充分导通状态。
3)二极管导通后两端的正向电压称为正向压降(或管压降),且几乎恒定。硅管的管压降约为0.7V,锗管的管压降约为0.3V。
1.3 反向特性
1)二极管承受反向电压时,加强了PN结的内电场,二极管呈现很大电阻,此时仅有很小的反向电流。如曲线OD段称为反向截止区,此时电流称为反向饱和电流。实际应用中,反向电流越小说明二极管的反向电阻越大,反向截止性能越好。一般硅二极管的反向饱和电流在几十微安以下,锗二极管则达几百微安,大功率二极管稍大些。
2)当反向电压增大到一定数值时(图中D点),反向电流急剧加大,进入反向击穿区,D点对应的电压称为反向击穿电压。二极管被击穿后电流过大将使管子损坏,因此除稳压管外,二极管的反向电压不能超过击穿电压。
(二)二极管按照材料分类,分为硅材料和锗材料
为描述二极管的性能,常引用以下几个主要参数:
(1) 最大整流电流 I F : I F 是二极管长期运行时允许通过的最大正向平均电流,其值与 P N 结面积及外部散热条件等有关。在规定散热条件下,二极管正向平均电流若超过此值,则将因结温升过高而烧坏。
(2) 最高反向工作电压 U R : U R 是二极管工作时允许外加的最大反向电压,超过此值时,二极管有可能因反向击穿而损坏。通常 U R 为击穿电压 U ( B R )的一半。
(3) 反向电流 I R : I R 是二极管未击穿时的反向电流。 I R 愈小,二极管的单向导电性愈好, I R 对温度非常敏感。
(4) 最高工作频率 f M : f M 是二极管工作的上限频率。超过此值时,由于结电容的作用,二极管将不能很好地体现单向导电性。应当指出,由于制造工艺所限,半导作器件参数具有分散性,同一型号管子的参数值会有相当大的差距,因而手册上往往给出的是参数的上限值、下限值或范围。此外,使用时应特别注意手册上每个参数的测试条件,当使用条件与测试条件不同时,参数也会发生变化。在实际应用中,应根据管子所用场合,按其承受的最高反向电压、最大正向平均电流、工作频率、环境温度等条件,选择满足要求的二极管。
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