二极管导通压降详解

二极管，（英语： ），电子元件当中，一种具有两个电极的装置，只允许电流由单一方向流过，许多的使用是应用其整流的功能。而变容二极管（Varicap Diode）则用来当作电子式的可调 。大部分二极管所具备的电流方向性我们通常称之为“整流（Rec fying）”功能。二极管最普遍的功能就是只允许电流由单一方向通过（称为顺向偏压），反向时阻断 （称为逆向偏压）。因此，二极管可以想成电子版的逆止阀。早期的真空电子二极管；它是一种能够单向传导电流的电子器件。在半导体二极管内部有一个PN结两个引线端子，这种电子器件按照外加电压的方向，具备单向电流的传导性。一般来讲，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，这也是常态下的二极管特性。早期的二极管包含“猫须晶体（“Cat‘s Whisker” Crystals）”以及真空管（英国称为“热游离阀（Thermionic Valves）”）。现今最普遍的二极管大多是使用半导体材料如硅或锗。

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I0。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。

什么是二极管的压降和导通压降

二极管正向导通后，它的正向压降基本保持不变（硅管为0.7V，锗管为0.3V）。

正向特性

在电子电路中，将二极管的正极接在高电位端，负极接在低电位端，二极管就会导通，这种连接方式，称为正向偏置。必须说明，当加在二极管两端的正向电压很小时，二极管仍然不能导通，流过二极管的正向电流十分微弱。只有当正向电压达到某一数值（这一数值称为“门槛电压”，锗管约为0.2V，硅管约为0.6V）以后，二极管才能直正导通。导通后二极管两端的电压基本上保持不变（锗管约为0.3V，硅管约为0.7V），称为二极管的“正向压降”。

反向特性

在电子电路中，二极管的正极接在低电位端，负极接在高电位端，此时二极管中几乎没有电流流过，此时二极管处于截止状态，这种连接方式，称为反向偏置。二极管处于反向偏置时，仍然会有微弱的反向电流流过二极管，称为漏电流。当二极管两端的反向电压增大到某一数值，反向电流会急剧增大，二极管将失去单方向导电特性，这种状态称为二极管的击穿。

二极管导通压降的原理详解

1、二极管导通电压

二极管最大特性是具有单向导通性，因此被广泛应用于整流电路、开关电路、 等场合。所谓单向导电性，是指在二极管PN结两端接入反向电压时，二极管截止；在PN结两端接一定值的正向电压时，二极管才能导通。这个一定值的正向电压，就是二极管的正向导通压降。大学学习时常把二极管导通压降认定为0.7V，但实际上，二极管的正向导通压降并不是固定不变，而是和二极管流过的电流、环境温度有关，它们的关系如下。

i = IS（equ/kT - 1）

其中，IS是二极管的反向饱和电流，q是电子电量，k是玻尔兹曼常数，T是热力学温度。在二极管的datasheet中也可以看到正向电压的曲线图。

当温度一定时，流过二极管的电流越大，导通电压越大。本人由于需要，将1N4148接在电源输出端做防反接，当流过0～100mA电流时，1N4148输出端电压纹波达600mV，导致系统工作不正常。

由于二极管的导通压降和流过的电流成正比，减小电流的跳动范围，就可以减小导通压降的变化幅度。在二极管输出端加入10mA的恒定负载，当流过1N4148的电流从10mA至100mA时，输出电压纹波降到了260mV。

2、二极管结电容

二极管结电容也是容易被人忽视的重要参数。在低频电路中，结电容的影响可以忽略不计。但在高频电路中，结电容过大甚至能造成电路工作不正常。

以ESD保护二极管为例。为了防止外部静电损坏内部电路，在高速通讯接口处通常都会加上ESD保护器件。ESD本身存在数十皮法的结电容，由于高速信号驱动能力有限，结电容越大，总线频率越高，信号上升时间就越大，最终可能造成总线通讯失败。因此将二极管应用在高速信号上时，尽量选择结电容小的型号。

如果二极管型号已经确定无法修改，而又要降低结电容时该怎么办呢？

从上表看到，二极管结电容和其承受的反向电压呈反比，反向电压越大，结电容越小。因此可以通过增大二极管承受的反向电压来降低二极管的结电容。

如何巧妙运用二极管的导通压降

二极管电子电路中最基础的元器件之一。作为最常见的元器件之一，二极管的基本性能参数我们都很熟悉，但也有一些很重要的参数很容易被我们忽视，它们到底是什么参数呢？

1、二极管导通电压

二极管最大特性是具有单向导通性，因此被广泛应用于整流电路、开关电路、保护电路等场合。所谓单向导电性，是指在二极管PN结两端接入反向电压时，二极管截止；在PN结两端接一定值的正向电压时，二极管才能导通。这个一定值的正向电压，就是二极管的正向导通压降。大学学习时常把二极管导通压降认定为0.7V，但实际上，二极管的正向导通压降并不是固定不变，而是和二极管流过的电流、环境温度有关，它们的关系如下：i=IS(equ/kt-1)

其中，IS是二极管的反向饱和电流，q是电子电量，k是玻尔兹曼常数，T是热力学温度。在二极管的datasheet中也可以看到正向电压的曲线图。

当温度一定时，流过二极管的电流越大，导通电压越大。将1N4148接在电源输出端做防反接，当流过0～100mA电流时，1N4148输出端电压纹波达600mV，导致系统工作不正常。

由于二极管的导通压降和流过的电流成正比，减小电流的跳动范围，就可以减小导通压降的变化幅度。在二极管输出端加入10mA的恒定负载，当流过1N4148的电流从10mA至100mA时，输出电压纹波降到了260mV。

2、二极管结电容

二极管结电容也是容易被人忽视的重要参数。在低频电路中，结电容的影响可以忽略不计。但在高频电路中，结电容过大甚至能造成电路工作不正常。

以ESD保护二极管为例。为了防止外部静电损坏内部电路，在高速通讯接口处通常都会加上ESD保护器件。ESD本身存在数十皮法的结电容，由于高速信号驱动能力有限，结电容越大，总线频率越高，信号上升时间就越大，最终可能造成总线通讯失败。因此将二极管应用在高速信号上时，尽量选择结电容小的型号。

如果二极管型号已经确定无法修改，而又要降低结电容时该怎么办呢？

从下表看到，二极管结电容和其承受的反向电压呈反比，反向电压越大，结电容越小。因此可以通过增大二极管承受的反向电压来降低二极管的结电容。

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