二极管特性


正向偏压和反向偏压操作有不同的电流范围。曲线的前部表明,当 P 区为正、N 区为负时,二极管就会简单地导通。

二极管在高阻方向上几乎不传导电流,即当P区为负且N区为正时。现在,空穴和电子从结处排出,导致势垒电位增加。这种情况由曲线的反向电流部分表示。

曲线的虚线部分表示理想曲线,如果没有雪崩击穿,就会出现这种情况。下图显示了结型二极管的静态特性。

静态特性

二极管 IV 特性

二极管的正向和反向电流电压(IV)特性通常在单个特性曲线上进行比较。正向特性部分下描绘的图显示,正向电压和反向电压通常绘制在图表的水平线上。

正向和反向电流值显示在图表的垂直轴上。右侧表示正向电压,左侧表示反向电压。开始点或零值位于图表的中心。正向电流在水平轴上方延伸,反向电流向下延伸。

正向电压和正向电流的组合值位于图表的右上角,反向电压和反向电流位于左下角。通常使用不同的刻度来显示正向和反向值。

正向特性

当二极管正向偏置时,它会向前传导电流 (IF)。IF 的值直接取决于正向电压的大小。正向电压和正向电流的关系称为二极管的安伏特性或 IV 特性。典型的二极管正向 IV 特性如下图所示。

前向特性

以下是观察结果 -

  • 正向电压是测量二极管两端的电压,正向电流是测量通过二极管的电流。

  • 当二极管两端的正向电压等于 0V 时,正向电流 (IF) 等于 0 mA。

  • 当该值从图表的起点 (0) 开始时,如果 VF 以 0.1V 的步长逐渐增加,IF 开始上升。

  • 当VF的值大到足以克服PN结的势垒电位时,IF会出现相当大的增加。发生这种情况的点通常称为拐点电压V K。对于锗二极管,V K约为 0.3 V,对于硅二极管,V K 约为 0.7 V。

  • 如果 IF 的值增加超过V K,正向电流就会变得相当大。

此操作会导致结点处产生过多热量,并可能损坏二极管。为了避免这种情况,在二极管上串联了一个保护电阻。该电阻将正向电流限制为其最大额定值。通常,当二极管正向工作时,会使用限流电阻。

反向特性

当二极管反向偏置时,它会传导通常很小的反向电流。典型的二极管反向IV特性如上图所示。

该图中的垂直反向电流线具有以微安表示的电流值。参与反向电流传导的少数载流子数量非常少。一般来说,这意味着反向电流在反向电压的大部分范围内保持恒定。当二极管的反向电压从一开始就增加时,反向电流会有非常微小的变化。在击穿电压 (VBR) 点,电流增加得非常快。此时二极管两端的电压保持相当恒定。

这种恒压特性导致了二极管在反向偏置条件下的许多应用。反向偏置二极管中电流传导的过程称为雪崩击穿齐纳击穿

二极管规格

与任何其他选择一样,必须考虑为特定应用选择二极管。制造商通常会提供此类信息。最大电压和电流额定值、通常工作条件、机械事实、引线标识、安装程序等规格。

以下是一些重要的规格 -

  • 最大正向电流 (IFM) - 可通过二极管的绝对最大重复正向电流。

  • 最大反向电压 (VRM) - 可施加到二极管的绝对最大或峰值反向偏置电压。

  • 反向击穿电压 (VBR) - 发生击穿的最小稳态反向电压。

  • 最大正向浪涌电流 (IFM-surge) - 短时间间隔内可容忍的最大电流。这个电流值远大于IFM。

  • 最大反向电流 (IR) - 器件工作温度下可容忍的绝对最大反向电流。

  • 正向电压 (VF) - 在器件工作温度下给定正向电流的最大正向压降。

  • 功耗 (PD) - 设备在 25°C 的自由空气中连续安全吸收的最大功率。

  • 反向恢复时间 (Trr) - 设备从打开状态切换到关闭状态所需的最长时间。

重要条款

  • 击穿电压- PN 结因反向电流突然上升而击穿的最小反向偏置电压。

  • 拐点电压- 这是通过结点的电流开始快速增加的正向电压。

  • 峰值反向电压- 可以施加到 PN 结而不损坏它的最大反向电压。

  • 最大正向额定值- PN 结可以通过而不损坏它的最高瞬时正向电流。

  • 最大额定功率- 这是在不损坏结的情况下可以从结耗散的最大功率。