電子技術(shù)基礎(chǔ)項(xiàng)目化教程課件 項(xiàng)目一 半導(dǎo)體器件的認(rèn)識 1.2.2 二極管

1.2相關(guān)知識1.2.2二極管總目錄下頁

在PN結(jié)的兩端各引出一根電極引線，然后用外殼封裝起來就構(gòu)成了半導(dǎo)體二極管，由P區(qū)引出的電極稱為正極(或陽極)，由N區(qū)引出的電極稱為負(fù)極（或陰極），其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1-7(a)所示，電路符號如圖1—7(b)所示，電路符號中的箭頭方向表示正向電流的方向。1.2.2二極管下頁上頁首頁圖1-7二極管的結(jié)構(gòu)和符號1．二極管的結(jié)構(gòu)與符號

按PN結(jié)面積的大小，半導(dǎo)體二極管可分為點(diǎn)接觸型和面接觸型兩大類。點(diǎn)接觸型二極管的PN結(jié)面積很小，結(jié)電容小，不允許通過較大的電流，不能承受較高的反向電壓，但其高頻性能好，適用于作高頻檢波、小功率電路和脈沖電路的開關(guān)元件等。

面接觸型二極管的PN結(jié)面積大，結(jié)電容大，可以通過較大的電流，能承受較高的反向電壓，適用于低頻電路，主要用于整流電路。

按照用途的不同，二極管分為整流、檢波、開關(guān)、穩(wěn)壓、發(fā)光、快恢復(fù)和變?nèi)荻O管等。常的二極管有金屬、塑料和玻璃三種封裝形式，其外形各異。下頁上頁首頁

二極管由一個PN結(jié)構(gòu)成，因此，它的特性就是PN結(jié)的單向?qū)щ娞匦?。常利用伏安特性曲線來形象地描述二極管的單向?qū)щ娦?。二極管的伏安特性，就是指二極管兩端的電壓U和流過二極管的電流I之間

的關(guān)系。若以二極管兩端的電壓U為橫坐標(biāo)，流過二極管的電流I為縱坐標(biāo)，用作圖法把電壓、電流的對應(yīng)點(diǎn)用平滑曲線連接起來，就得到了二極管的伏安特性曲線，如圖1-9所示（圖中實(shí)線為硅二極管的伏安特性曲線，虛線為鍺二極管的伏安特性曲線），下面就二極管的伏安特性曲線進(jìn)行說明。2．二極管的伏安特性下頁上頁首頁

（1）正向特性

二極管兩端加正向電壓時，電流和電壓的關(guān)系稱為二極管的正向特性。下頁上頁首頁

當(dāng)正向電壓比較小時（0＜U＜Uth），外電場不足以克服PN結(jié)的內(nèi)電場對多子擴(kuò)散運(yùn)動造成的阻力，正向電流極小，二極管呈現(xiàn)為一個大電阻，此區(qū)域稱為死區(qū)，電壓Uth稱為死區(qū)電壓（又稱門檻電壓）。

在室溫下硅管Uth≈0.5V，鍺管Uth≈0.1V，如圖1-9中OA（或OA/）段所示。圖1-9二極管的伏安特性曲線

當(dāng)外加正向電壓大于Uth時，PN結(jié)的內(nèi)電場大為削弱，二極管的電流隨外加電壓增加而顯著增大，電流與外加電壓呈指數(shù)關(guān)系，二極管呈現(xiàn)很小的電阻而處于導(dǎo)通狀態(tài)，硅二極管的正向?qū)▔航导s為0.7V，鍺二極管的正向?qū)▔航导s為0.3V，如圖1-9中AB（或AB/段）所示。

二極管正向?qū)〞r，要特別注意它的正向電流不能超過最大值，防止PN結(jié)被燒。下頁上頁首頁

（2）反向特性

二極管兩端加上反向電壓時，電流和電壓的關(guān)系稱為二極管的反向特性，由圖1-9中OC（或OC’段）所示，二極管的反向電流很小，且與反向電壓無關(guān)，因此，稱此電流值為二極管的反向飽和電流，這時二極管呈現(xiàn)很大的電阻而處于截止?fàn)顟B(tài)，一般硅二極管的反向飽和電流比鍺二極管小很多，在室溫下，小功率硅管的反向飽和電流小于0.1微安，鍺管為幾十微安。下頁上頁首頁

（3）反向擊穿特性

當(dāng)加在二極管兩端的反向電壓增大到UBR時，二極管內(nèi)PN結(jié)被擊穿，二極管的反向電流將隨反向電壓的增加而急劇增大，如圖1-9中CD（或CD/）段所示，稱此現(xiàn)象為反向擊穿，UBR為反向擊穿電壓。反向擊穿后，只要反向電流和反向電壓的乘積不超過PN結(jié)容許的耗散功率，二極管一般不會損壞。若反向電壓下降到擊穿電壓以下后，其性能可恢復(fù)到原有情況，即這種擊穿是可逆的，稱為電擊穿；若反向擊穿電流過高，則會導(dǎo)致PN結(jié)結(jié)溫過高而燒壞，這種擊穿是不可逆的，稱為熱擊穿。下頁上頁首頁

（4）溫度對特性的影響

溫度對二極管的特性有顯著的影響，如圖1-10所示。當(dāng)溫度升高時，正向特性曲線向左移，反向特性曲線向下移。變化規(guī)律是：在室溫附近，溫度每升高1℃，正向壓降約減小2~2.2mV，溫度每升高

10℃,反向電流約增大一倍。若溫度過高，可能導(dǎo)致PN結(jié)消失。一般規(guī)定硅管所允許的最高結(jié)溫為50－200℃，鍺管為75－150℃。下頁上頁首頁圖1-10溫度對二極管伏

安特性的影響

實(shí)用中一般通過查器件手冊，依據(jù)參數(shù)來合理使用二極管。二極管的主要參數(shù)有：

（1）最大整流電流IF

：指二極管長期連續(xù)工作時，允許通過的最大正向電流的平均值。使用時若超過此值，二極管會因過熱而燒壞。點(diǎn)接觸型二極管的IF

較小，面接觸型二極管的

IF較大。

（2）最高反向工作電壓

URM：指二極管正常工作時，允許施加在二極管兩端的最高反向電壓（峰值），通常手冊上給出的最高反向工作電壓URM為擊穿電壓UBR的一半。3．二極管的主要參數(shù)下頁上頁首頁

（3）反向飽和電流

IR

：指二極管未擊穿時的反向電流值。其值會隨溫度的升高而急劇增加，其值越小，二極管單向?qū)щ娦阅茉胶谩７聪螂娏髦禃S溫度的上升而顯著增加，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)加以注意。（4）最高工作頻率

fM

：指保證二極管單向?qū)щ娮饔玫淖罡吖ぷ黝l率。當(dāng)工作頻率超過fM時，二極管的單向?qū)щ?/p>