半导体二极管

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一、结构与类型

1、结构：

半导体二极管（二极管）=PN结+导线+外壳

阳极->P区；阴极->N区。

2、类型：

二极管的类型还是比较多的，有点接触型、面接触型、硅平面接触型。具体怎么个性能和用法小编就不和大家详细介绍了，感兴趣的大家可以在网上查一查。

做过电路实验的小伙伴在实验室的试验箱上应该看到过，只是可能不知道是什么而已，最常用的就是那个黑色圆柱体形的元器件，上面有一些白色的字，是参数，那个就是半导体二极管了。

二、半导体二极管的伏安特性

图像就大致画一下，不是很准确：

1、正向电压特性

我们会发现，接正向电压时，开始的一段没有电流值或者说电流很很很小，近似为0，当电流开始由0有所增大的时候，这个点对应的电压我们叫它“开启电压”或“阈值电压”，用Uth表示。

硅材料二极管的开启电压约是0.5V，锗材料二极管的开启电压约是0.2V。

正向电压继续增大，电流也开始像指数一样暴涨，差不多为一条垂直线时，这个时候的电压叫它“正向导通电压”。

这里要注意了小伙伴们，“开启电压”和“正向导通电压”可不是一个东西，“开启电压”，是让我们能够看见有明显的电流出现了；而“正向导通电压”是电流再怎么变，电压也几乎不变的状态了，二者间的区别还是很明显的。

“正向导通电压”，硅的一般0.6~0.8V样子，锗的就是0.1~0.3V的样子，到后面我们经常用到这个电压，一般的我们最常用硅0.7V，锗0.3V。

2、反向电压特性

反向加电压，也是有电流存在的，但是，特别小，硅管小于0.1uA，锗管大一点，几十uA。

如果反向电压已知增大，那么电流会在某一电压点下急剧升高，会发生“二极管击穿”，该点电压我们用UBR表示。不同的管子，击穿电压还不一样，差别也很大。

三、二极管的一些主要参数

1、最大整流电流（IF）：允许器件在长期运行下的最大正向平均电流；

2、最高反向工作电压（UR）：最大反向击穿电压的一半（UBR/2）；

3、反向电流（IR）：条件一定情况下，越小管子越好；

4、最高工作频率（fM）：也叫上限频率，和这个PN结的结电容有关，超过了这个频率，二极管的导电性能就会变得很差。

这个结电容，小编上期没有和大家介绍，这是什么呢？

结电容=势垒电容+扩散电容

四、二极管的四个模型

1、二极管的理想模型

前提是二级管在电路中导通了，然后电路上的其他元件的电压比二级管两端电压大多了，而且，二级管截止时的反向电流也比其他元件小的多。

这个时候，我们就忽略二级管的正向压降和反向电流，单纯的认为就是一个“正向的开关”。正向导通，反向截止。

2、二极管的恒压源模型（用的最多）

在理想模型的基础上，等效再加个直流电压源，用Uon表示，硅材料的0.7V，锗的就是0.3V。

只有当二级管外的电压大于Uon时，整个电路才算导通。

3、二极管的折线模型

折线模型，又考虑了二级管本身的材料因素，必定有电阻，进一步完善。

下面的伏安特性曲线里，折线的斜率就是二级管阻值，rD。

4、二极管的微变等效信号模型（最重要）

这个模型就比较复杂了，小编尽量给大家解释清楚。

补充一个知识点：二极管伏安特性曲线表达式（I=Is（e^u/UT-1）），没必要记，知道就欧了。

微变信号模型是在直流电压下二极管导通时，再加一个交流的小信号源。

如果只考虑直流导通状态下的话，一个电压对应一个电流，这个点我们叫“直流工作点”或“静态工作点”，用Q表示。UDQ和IDQ。

则UDQ和IDQ之比就是，该点直流电阻RD。

这个时候我们加上正弦的交流小信号，那么小信号带给这个Q点的影响就是正弦的波动。正弦量是变的对吧，没错。

那么，这个时候的阻值是多少呢？

我们看下面的图，在交流小信号的影响下，横坐标我们取正弦电压的最大幅值差，纵坐标取交流信号产生的电流下最大幅值差。构成一个直角三角形，斜边斜率，就是这个交流影响下的等效电阻，用rd表示。

我们看下面这个例子，大家应该就会明白不少。

这个有点类似叠加定理，但又不完全是。我们得先算出静态工作点下的电流IDQ，单独再算交流产生的电流时，这个时候的二极管就是前面等效计算的电阻rd了。

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常用半导体器件之二极管

1.PN结的伏安特性

U（BR）反向击穿电压

2.PN结的电容效应

耗尽层宽窄变化所等效的电容称为势垒电容Cb。

扩散区内，电荷的积累和释放过程与电容器充放电过程相同，这种电容效应成为扩散电容Cd。

它与流过PN结的正向电流i，温度的电压当量UT以及非平衡少子的寿命t有关。i越大、t越大、UT越小，Cd就越大。

结电容Cj = Cb+Cd，结电容通常为（1pF-几百pF），对低频信号大容抗，只有在信号频率高时才考虑结电容作用。

即高频情况下，二极管可以等效为一个理想二极管与一个电容的并联，这个并联的电容会对电路产生影响。

3.二极管的伏安特性

Uon开启电压、Is反向电流

二极管的主要参数

①最大整流电流IF 允许通过的最大正向平均电流

②最高反向工作电压UR 通常UR为击穿电压U（BR）的一半

③反向电流IR 未击穿时的反向电流。IR越小，二极管的单向导电性越好，对温度非常敏感。

④最高工作频率fM 工作的上限截止频率，超过此值时，由于结电容二极管将不能很好体现单向导电性。

4.稳压二极管

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