二极管特性参数:反向特性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。[4]一般硅管的反向电流比锗管小得多,小功率硅管的反向饱和电流在nA数量级,小功率锗管在μA数量级。温度升高时,半导体受热激发,少数载流子数目增加,反向饱和电流也随之增加。[4]击穿特性外加反向电压超过某一数值时,反向电流会突然增大,这种现象称为电击穿。引起电击穿的临界电压称为二极管反向击穿电压。电击穿时二极管失去单向导电性。如果二极管没有因电击穿而引起过热,则单向导电性不一定会被**破坏,在撤除外加电压后,其性能仍可恢复,否则二极管就损坏了。因而使用时应避免二极管外加的反向电压过高。[5]反向击穿按机理分为齐纳击穿和雪崩击穿两种情况。在高掺杂浓度的情况下,因势垒区宽度很小,反向电压较大时,破坏了势垒区内共价键结构,使价电子脱离共价键束缚,产生电子-空穴对,致使电流急剧增大,这种击穿称为齐纳击穿。如果掺杂浓度较低,势垒区宽度较宽,不容易产生齐纳击穿。[5]另一种击穿为雪崩击穿。 二极管在电路中起到稳定电压、保护其他元件的作用。BCP53TF
二极管的种类与特点:二极管种类繁多,常见的有普通二极管、肖特基二极管、发光二极管(LED)等。普通二极管主要用于整流和开关电路;肖特基二极管具有低正向压降和快速开关特性,适用于高频电路;LED则能将电能转化为光能,广泛应用于照明和显示领域。二极管在整流电路中的应用:整流电路是将交流电转换为直流电的电路,二极管在其中起着关键作用。通过合理配置二极管,可以将交流电的负半周也转换为正向电流,从而实现全波整流。整流二极管要求具有较低的正向压降和较高的反向耐压能力。PMP4201G在电路中,二极管常被用作整流器,将交流电转换为直流电。

二极管*常见的功能是允许电流沿一个方向(称为二极管的正向)通过,而沿相反的方向(反向)阻止电流通过。这样,二极管可以被视为止回阀的电子版本。这种单向行为称为整流,用于将交流电(ac)转换为直流电(dc)。整流器、二极管的形式可用于诸如从无线电接收机中的无线电信号提取调制之类的任务。但是,由于二极管具有非线性电流-电压特性,因此其行为可能比这种简单的开关动作更为复杂。*当在正向方向上存在一定的阈值电压或切入电压时(该二极管被称为正向偏置的状态),半导体二极管才开始导电。正向偏置二极管两端的电压降*随电流变化很小,并且是温度的函数。此效果可用作温度传感器或参考电压。此外,当二极管两端的反向电压达到称为击穿电压的值时,二极管对反向流动的高电阻突然降至低电阻。可以通过选择半导体材料和制造过程中引入材料中的掺杂杂质来定制半导体二极管的电流-电压特性。这些技术用于创建执行许多不同功能的**二极管。例如,二极管用于调节电压(齐纳二极管),保护电路免受高压浪涌(雪崩二极管)的影响,对收音机和电视接收机进行电子调谐(变容二极管),以产生射频振荡(隧道二极管)、耿氏二极管、IMPATT二极管,并产生光(发光二极管)。
要理解二极管的工作原理,必须从二极管的结构说起。晶体二极管是一个由p型半导体和n型半导体烧结形成的p-n结界面。在其界面的两侧形成空间电荷层,构成自建电场。当外加电压等于零时,由于p-n结两边载流子的浓度差引起扩散电流和由自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。当外界有正向电压偏置时,外界电场和自建电场的互相抑消作用使载流子的扩散电流增加引起了正向电流。当外界有反向电压偏置时,外界电场和自建电场进一步加强,形成在一定反向电压范围内与反向偏置电压值无关的反向饱和电流。深入了解二极管的工作原理,有助于更好地应用它于实际电路中。

二极管导通时相当于开关闭合(电路接通),截止时相当于开关打开(电路切断),所以二极管可作开关用,常用型号为1N4148。由于半导体二极管具有单向导电的特性,在正偏压下PN结导通,在导通状态下的电阻很小,约为几十至几百欧;在反向偏压下,则呈截止状态,其电阻很大,一般硅二极管在10ΜΩ以上。高频条件下,二极管的势垒电容表现出来极低的阻抗,并且与二极管并联。当这个势垒电容本身容值达到一定程度时,就会严重影响二极管的开关性能。极端条件下会把二极管短路,高频电流不再通过二极管,而是直接绕路势垒电容通过,二极管就失效了。而开关二极管的势垒电容一般极小,这就相当于堵住了势垒电容这条路,达到了在高频条件下还可以保持好的单向导电性的效果。 二极管在发光二极管(LED)中的应用,使得现代照明技术更加节能高效。74HC367D 缓冲器和线路驱动器
在某些特殊应用中,二极管还可以作为光电器件使用。BCP53TF
二极管特性参数: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。[4]伏安特性二极管具有单向导电性,二极管的伏安特性曲线如图2所示[5]。在二极管加有正向电压,当电压值较小时,电流极小;当电压超过,电流开始按指数规律增大,通常称此为二极管的开启电压;当电压达到约,二极管处于完全导通状态,通常称此电压为二极管的导通电压,用符号UD表示[4]。对于锗二极管,开启电压为,导通电压UD约为。在二极管加有反向电压,当电压值较小时,电流极小,其电流值为反向饱和电流IS。当反向电压超过某个值时,电流开始急剧增大,称之为反向击穿,称此电压为二极管的反向击穿电压,用符号UBR表示。不同型号的二极管的击穿电压UBR值差别很大,从几十伏到几千伏[4]。正向特性外加正向电压时,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。[4]当正向电压大于死区电压以后,PN结内电场被克服,二极管正向导通,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。 BCP53TF