二极管的特性、性质和作用讲解

(一)二极管是什么?

二极管是用半导体材料(硅、硒、锗等)制成的一种电子元器件。它具有单向导电性能特性(具有正向特性和反向特性)，即给二极管阳极和阴极加上正向电压时，二极管导通。当给阳极和阴极加上反向电压时，二极管截止。因此，二极管的导通和截止，则相当于开关的接通与断开。

二极管的符号如图①所示，结构示意图②，单向导电性如图③，各类二极管的符号号如图④，二极管的种类如图⑤

图①二极管的符号

图②二极管结构示意图

图③二极管的单向导电性

图④各类二极管符号

图⑤二极管的种类

(二).二极管的作用是什么?

二极管的作用有: 整流电路，检波电路，稳压电路，各种调制电路等，主要都是由二极管来构成的。

(1)整流二极管: 将交流电源整流成为直流电流的二极管叫整流二极管。

(2)检波二极管: 检波二极管是用于把迭加在高频载波上的低频信号检出来的器件，它具有较高的检波效率和良好的频率特性。

(3)稳压二极管: 它是利用pN结反向击穿时的电压基本上不随电流的变化而变化的特点，来达到稳压的目的。

(4)开关二极管: 在脉冲数字电路中，用于接通和关断电路的二极管叫开关二极管，它的特点是反向恢复时间短，能滿足高频和超高频应用的需要。

(5)变容二极管: 变容二极管是利用pN的电容随外加偏压变化这一特性制成的非线性电容元件，被广泛应用于参量放大器，电子调谐器及倍频器等微波电路中。

. (6)瞬态电压抑制器TⅤs: 一种固态二极管，专门用于EsD保护。

(7)发光二极管: 可发红黄白绿等单光色亮光。

(8)肖特基二极管: 其特长是:开关速度非常快，反向恢复时间特别短，因此，能制作开关二极管和低压大电流整流二极管。

以上常用二极管除外，还有: 限帽用二极管、调制用、混频用、pⅠN型、雪崩、江崎、快速关断、阻尼、双基极二极管等。

二极管特性

一、二极管伏安特性分析

1.二极管静态特性

i随着正向电压增大到门槛电压Uto（二极管开启电压），二极管导通。

ii电压Uf为二极管导通时的正向电压降

iii当承受反向电压时，二极管截至，只有微小的少子漂移运动形成的反向漏电流。

iv当反向电压过大，二极管会反向击穿，普通二极管将不可逆损坏。

v稳压二极管则是利用二极管的反向击穿工作。将稳压二极管并联在负载两端二极管反向击穿后，电流虽然在很大范围内变化，但是稳压二极管两端的电压则在很小的范围内变化，起到稳定负载两端电压的作用。

2.二极管动态特性

关断过程

i. tF前，二极管由于存在空间电荷区，可以看作有并联一个结电容，二极管开通时，电容两端电压等于二极管两端电压（二极管导通电压）。

ii .tF时，二极管接反向电压，此时二极管并没有马上截止，二极管结电容向二极管放电，空间电荷区开始变宽。此时，二极管继续导通，但是电压降低，电流减小。

iii. t0时，二极管正偏继续导通，t0~t1阶段，虽然电流降到0，但是电容上的正电荷仍然存在，二极管正偏。t0~t1阶段是去除电容上的正电荷，t1时，二极管开始截止。

iv. t1时，二极管截止，t1~t2阶段反向电压对结电容（耗尽层）充电，直到二极管完全承受外部所加的反向电压，进入稳定的反向截止状态。

i. 当加正向电压时，开始对电容充电，继续增加电压推动耗尽层变窄，tfr时进入稳定的正向导通状态。此时iF和uF满足二极管的伏安特性。

3.温度对二极管伏安特性的影响

随着温度升高，其正向特性曲线左移，即正向压降减小；反向特性曲线下移，即反向电流增大。

温度升高，本征激发产生的少子浓度增加，导致内电场的电位差降低，所以二极管正向导通电压降低。

二、二极管的主要参数

1.最大整流电流IF

IF是二极管长期运行时允许通过的最大正向平均电流，其值与PN结面积及外部散热条件有关

2.最高反向工作电压UR

UR是二极管工作时允许加的最大反向电压，一般为击穿电压(UBR)的一半。

3.反向电流IR

IR是二极管未击穿时的反向电流，反向电流越好，二极管的单向导电性越好。

4.最高工作频率fM

fM是二极管的上限截止频率，由于结电容的作用，超过此频率，二极管将不能很好地体现单项导电性。

三、二极管的微变等效电路

①求电阻R上的直流电流（找到下图中的Q点）

ID=(V-Uon)/R

②将二极管等效成动态电阻

以Q点的切线的斜率来间接求动态电阻

斜率K=di/du=1/(rd)

③通过二极管的交流电流

id=ui/(rd+R)

④通过二极管的电流（DC+AC）

iD=id+ID

相当于用一个DC的电压将坐标轴由原来移动到Q点，从而电压用很小的电压来控制电流的变化。

四、稳压二极管

稳压二极管稳压的关键在限流电阻。当U1增大时，由于稳压二极管工作在稳压区，很小的电压上升就会造成很大的电流上升，而电流上升导致R上的压降上升，所以U1上升的压降大部分落到了R上，而D上的压降增加的很少，从而达到稳压的效果。

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