2.4 半導體二極管

2.4 半導體二極管

二極管是半導體，其電阻會隨着溫度的升高而減小

當超過正向壓降時，電流會隨着電壓的增加而快速增長

穩壓管正常工作時工作在反向截止區

二極管最主要的特征是單向導電性，與此相關的兩個主要參數是正向導通壓降U_F和反向飽和電流I_s

P到N是通的

PN結相當於一個電阻和一個電容相並聯

2.4.1 二極管的結構類型

• 點接觸型（面積小，可通過的電流小；但同時結電容小，可以在高頻下工作）：常用於高頻檢波和小功率整流電路
• 面接觸型：常用於低頻整流電路
• 平面型：常用於集成電路

2.4.2 二極管的伏安特性

U_T=k/q*T,T=300 K 時，U_T=0.026 V=26 m V,

當溫度發生變化時，U_T（溫度電壓當量）可能變為27，25等等，基本上還是在26附近，所以認定U_T為常數，就是26 m V

U_T=26 m V

I_S=I_R,就是反向飽和電流

硅二極管的開啟電壓(死區電壓）（門坎電壓）為0.5V，導通后的正向壓降為0.7V。

鍺二極管的開啟電壓(死區電壓）（門坎電壓）為0.1V，導通后的正向壓降為0.3V.

擊穿特性

• 熱擊穿（不可逆）
• 電擊穿（可逆）

1. 雪崩型
2. 齊納型

2.4.3 二極管的主要參數

1. 最大整流電流I_F——二極管長期連續工作時，允許通過二極管的最大正向平均電流
2. 反向擊穿電壓U_BR——break,當二極管反向電壓超過一個值時，電流迅速增大
3. 最大反向工作電壓U_RM——二極管制造時，一批不可能一個型號，總有點偏差，就是反向擊穿電壓可能大一點，也可能小一點，安全起見，將反向擊穿電壓的一半作為工作電壓，最好不超過它工作
4. 反向電流I_R(I_S)——一般是指二極管未擊穿時的反向電流值。硅二極管的反向電流一般在納安(nA)級；鍺二極管在微安（uA）級。I_R越小，二極管的單向導電性越好
5. 溫度系數\alpha_UD ——溫度增加，反向電流增大，正向導通壓降會降低一點（正溫度系數：溫度升高，系數增大；溫度減小，系數減小；；負溫度系數相反）

\[溫度系數\alpha_UD ——溫度增加，反向電流增大，正向導通壓降會降低一點（正溫度系數：溫度升高，系數增大；溫度減小，系數減小；；負溫度系數相反） \]

正向導通電壓U_D具有負溫度系數

6.最高工作頻率f_M——二極管的上限頻率，由P N結的結電容大小決定。二極管的頻率超過f_M時，二極管的單向導電性變差

2.4.4 二極管的等效模型

1.理想模型（直流模型）

完全相當與一個開關，正向時沒有電阻，正向壓降為0，反向電阻無窮大，電流為0

2.恆壓降模型

3.折線化模型

4.小信號模型

2.4.5 二極管的整流電路

2.5 穩壓二極管

穩壓管實質上也是一種二極管，但是通常工作在反向擊穿區

當溫度升高時，穩壓管的穩壓值將增大

2.5.1 穩壓管的伏安特性

動態電阻r_Z值愈小，則穩壓性能愈好

2.5.2 穩壓管的主要參數

1. 穩定電壓U_Z——穩壓管工作時 的電壓，是反向電流突增時的電壓，電壓基本上可以看作不變
2. 最小穩定電流I_ZMIN——反向曲線剛剛擊穿時的電流，也就是電流剛開始突增時的電流，如果電流小於最小穩定電流，則穩壓管不能穩壓
3. 最大穩定工作電流I_ZMAX——最大穩定工作電流取決於最大耗散功率，即I_ZMAX = P_ZMAX / U_Z
4. 最大耗散功率 P_ZM ——反向工作時PN結的功率損耗為P_ZM = U_ZI_ZMAX**
5. 溫度系數——α

二極管正向壓降的溫度系數為-2mV/^。C

穩壓管永遠和一個電阻配在一起

穩壓管兩端電壓等於輸出電壓