什么是二极管
sad404
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2020.01.14
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首先先来说下二极管的概念:二极管是用半导体材料(硅、硒、锗等)制成的一种电子器件。

二极管具有单向导电性能,也就是说,给二极管的阳极和阴极加上正向电压时,二极管 导通。给阳极和阴极加上反向电压时,二极管截止。二极管的导通和截止,就相当于是开关的连通和断开。

二极管就是有一个PN结加上相应的电极引线及管壳封装而成的。采用不同的掺杂工艺,通过扩散作用,将P型半导体与N型半导体制作在同一块半导体基片上,在他们的交界面就形成空间电荷区,称为PN结。

二极管的电路符号如图所示。二极管有两个电极,由P区引出的电极是正极,也叫阳极。又N区引出的电极是负极,也叫阴极。三角箭头方向表示正向电流的方向,二极管的文字符号用D表示

二极管的主要原理就是利用PN结的单向导电性,在PN结上加了引线,然后进行封装,就是咱们见到的二极管的样子。

晶体二极管为一个由P型半导体和N型半导体形成的PN结,在其界面处两侧形成空间电荷层,并建有自建电场。当不存在外加电压时,由于PN结两边载流子浓度差引起的扩散电流和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。

当外加的反向电压高到一定程度时,PN结空间电荷层中的电场强度达到临界值产生载流子的倍增过程,产生大量电子空穴对,产生了数值很大的反向击穿电流,称为二极管的击穿现象。PN结的反向击穿有齐纳击穿和雪崩击穿之分。

二极管的种类也分为很多,有高频二极管,整流二极管,功率二极管,稳压管,齐纳二极管,发光二极管,光敏二极管,瞬态电压抑制二极管,高频变阻二极管,变容二极管,红外发光二极管,红外接收二极管,激光二极管,等等

二极管的主要特性参数

1、伏安特性

伏安特性曲线如图所示

2、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。

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,这个电压称为二极管的正向电压。

当二极管两端的正向电压超过一定数值Vth ,内电场很快被削弱,特性电流迅速增长,二极管正向导通。Vth 叫做门坎电压或阈值电压管约为0.5V,管约为0.1V。硅二极管的正向导通压降约为0.6~0.8V,锗二极管的正向导通压降约为0.2~0.3V。

3、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。这个反向电流又叫反向饱和电流或漏电流。

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。

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。

另一种击穿为雪崩击穿。当反向电压增加到较大数值时,外加电场使电子漂移速度加快,从而与共价键中的价电子相碰撞,把价电子撞出共价键,产生新的电子-空穴对。新产生的电子-空穴被电场加速后又撞出其它价电子,载流子雪崩式地增加,致使电流急剧增加,这种击穿称为雪崩击穿。

无论哪种击穿,若对其电流不加限制,都可能造成PN结永久性损坏。

5、反向电流

反向电流是指二极管在常温(25℃)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。

6、最大整流电流

最大整流电流是指二极管长期连续工作时,允许通过的最大正向平均电流值,其值与PN结面积及外部散热条件等有关。

7、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。

以上介绍了二极管的概念,二极管的重要参数,二极管的类型等。熟悉了这些,可以进一步的去了解二极管的应用。

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