二极管PN结的特性

如图3—2—1（a）所示，P—N结具有单向导向的特性，常用图3—2—1（b）所示的符合表示。根据制作二极管时所用半导体材料的不同，又分为锗二极管、硅二极管等。二极管的典型伏安特性曲线如图3—2—2（a）所示，同图（b）和（c）分别是它的正、反向测试电路。当二极管两端的电压U为零时，电流I也应为零，所以特性曲线从坐标原点开始。

图3—2—1

图3—2—2

由特性曲线看出，当二极管为正向接法时，随着电压U的逐渐增加，电流I也增加。但在开始一段，由于外加电压很低，这时P—N结的内电场对载流子的运动仍起阻挡作用，基本上没有电流流过P—N结，这一段称为死区。硅管的死区电压约为0～05V（图中OB）之间，锗管的死区电压约为0～02V（图中OA）之间。当外加电压U超过死区电压以后，电流随电压的上升就增加得很快。但要注意，电流不要超过其最大允许值，否则将因过热而损坏管子。并且，在一定的工作电流下，管子的压降通常越小越好。正向电流和正向压降是二极管正向特性的两个主要参数。

当二极管反向接法时，在反向电压不太高的情况下，只有由少数载流子形成的反向电流，反向是电流的数值仅仅同少数载流子的多少有关，而与反向电压的大小几乎无关（室温下硅管小于几微字，锗管因热激发比硅管容易得多，少数载流子较多，一般为几十微安）。反向电流是衡量二极管反向特性的一个重要参数，反向电流大，管子性能差。当反向电压增加到一定数值时，外电场将半导体内被束缚的电子强行拉出来，造成反向电流突然剧增，这种现象称为反向击穿。一般手册中均给出最大反向击穿电压，注意使用时不要超过这个数值。

从二极管的伏安特性可以看出：

1．二极管是一种非线性元件，它的正向特性和反向特性都是非线性的。

2．二极管具有单向导电性能，即P—N结正向导通时电阻很少，反向截止时电阻很大。

3．正向导通时，管子的正向压降很少，一般情况下，硅管约为07V，锗管约为03V左右。

4．硅二极管与锗二极管的主要区别在于：锗管的正向电流比硅管上升得快，正向压降较小。但锗管的反向电流比硅管的反向电流大得多，所以锗管受温度的影响比较明显。

半导体二极管又称晶体二极管,简称二极管(diode)。它是一种能够单向传导电流的电子器件。在半导体二极管内部有一个PN结两个引线端子，这种电子器件按照外加电压的方向，具备单向电流的传导性

发光二极管具有单向导电性。只有当外加的正向电压使得正向电流足够大时才发光，正向电流愈大，发光愈强。

光电二极管是远红外线接收管，是一种光能与电能进行转换的器件。

光电二极管的工作原理:它是利用PN结外加反向电压时，在光线照射下，改变反向电流和反向电阻，当没有光照射时，反向电流很小，反向电阻很大;当有光照射时，反向电阻减小，反向电流加大。

暗电流:光电二极管在无光照射时的反向电流称为暗电流。

明电流:有光照射时的电流称为明电流。

二极管的导电特性

二极管最重要的特性就是单方向导电性。在电路中，电流只能从二极管的正极流入，负极流出。下面通过简单的实验说明二极管的正向特性和反向特性。

1 正向特性。

在

电子电路中，将二极管的正极接在高电位端，负极接在低电位端，二极管就会导通，这种连接方式，称为正向偏置。必须说明，当加在二极管两端的正向电压很小

时，二极管仍然不能导通，流过二极管的正向电流十分微弱。只有当正向电压达到某一数值（这一数值称为“门槛电压”，锗管约为02V，硅管约为06V）以后，二极管才能直正导通。导通后二极管两端的电压基本上保持不变（锗管约为03V，硅管约为07V），称为二极管的“正向压降”。

2 反向特性。

在电子电路中，二极管的正极接在低电位

端，负极接在高电位端，此时二极管中几乎没有电流流过，此时二极管处于截止状态，这种连接方式，称为反向偏置。二极管处于反向偏置时，仍然会有微弱的反向

电流流过二极管，称为漏电流。当二极管两端的反向电压增大到某一数值，反向电流会急剧增大，二极管将失去单方向导电特性，这种状态称为二极管的击穿。

二极管的主要参数

用来表示二极管的性能好坏和适用范围的技术指标，称为二极管的参数。不同类型的二极管有不同的特性参数。对初学者而言，必须了解以下几个主要参数：

1、额定正向工作电流

是指二极管长期连续工作时允许通过的最大

正向电流值。因为电流通过管子时会使管芯发热，温度上升，温度超过容许限度（硅管为140左右，锗管为90左右）时，就会使管芯过热而损坏。所以，二极管

使用中不要超过二极管额定正向工作电流值。例如，常用的IN4001－4007型锗二极管的额定正向工作电流为1A。

2、最高反向工作电压

加在二极管两端的反向电压高到一定值时，会将管子击穿，失去单向导电能力。为了保证使用安全，规定了最高反向工作电压值。例如，IN4001二极管反向耐压为50V，IN4007反向耐压为1000V。

3、反向电流

反向电流是指二极管在规定的温度和最高反

向电压作用下，流过二极管的反向电流。反向电流越小，管子的单方向导电性能越好。值得注意的是反向电流与温度有着密切的关系，大约温度每升高10，反向电

流增大一倍。例如2AP1型锗二极管，在25时反向电流若为250uA，温度升高到35，反向电流将上升到

500uA，依此类推，在75时，它的反向电流已达8mA，不仅失去了单方向导电特性，还会使管子过热而损坏。又如，2CP10型硅二极管，25时反向电

流仅为5uA，温度升高到75时，反向电流也不过160uA。故硅二极管比锗二极管在高温下具有较好的稳定性。

普通二极管基本的特性其实就一个，就是单向导通，这是二极管最基本也是最重要的特性，利用这个特性可以设计出很多电路，比如经典的整流电路等。其他特殊的二极管，如光电二极管，发光二极管等，都有利用这一特性。

二极管是由一个PN结构成的半导体器件，即将一个PN结加一两条电极引线做成管芯，并用管壳封装而成。P型区的引出线称为正极或阳极，N型区的引出线称为负极或阴极，如图所示：

外加正向电压时，在正向特性的起始部分，正向电压很小，不足以克服PN结内电场的阻挡作用，正向电流几乎为零，这一段称为死区。这个不能使二极管导通的正向电压称为死区电压。当正向电压大于死区电压以后，PN结内电场被克服，二极管导通，电流随电压增大而迅速上升。在正常使用的电流范围内，导通时二极管的端电压几乎维持不变，这个电压称为二极管的正向电压

　外加反向电压不超过一定范围时，通过二极管的电流是少数载流子漂移运动所形成反向电流，由于反向电流很小，二极管处于截止状态。这个反向电流又称为反向饱和电流或漏电流，二极管的反向饱和电流受温度影响很大。

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