2.4 半导体二极管

2.4 半导体二极管

二极管是半导体，其电阻会随着温度的升高而减小

当超过正向压降时，电流会随着电压的增加而快速增长

稳压管正常工作时工作在反向截止区

二极管最主要的特征是单向导电性，与此相关的两个主要参数是正向导通压降U_F和反向饱和电流I_s

P到N是通的

PN结相当于一个电阻和一个电容相并联

2.4.1 二极管的结构类型

• 点接触型（面积小，可通过的电流小；但同时结电容小，可以在高频下工作）：常用于高频检波和小功率整流电路
• 面接触型：常用于低频整流电路
• 平面型：常用于集成电路

2.4.2 二极管的伏安特性

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

当温度发生变化时，U_T（温度电压当量）可能变为27，25等等，基本上还是在26附近，所以认定U_T为常数，就是26 m V

U_T=26 m V

I_S=I_R,就是反向饱和电流

硅二极管的开启电压(死区电压）（门坎电压）为0.5V，导通后的正向压降为0.7V。

锗二极管的开启电压(死区电压）（门坎电压）为0.1V，导通后的正向压降为0.3V.

击穿特性

• 热击穿（不可逆）
• 电击穿（可逆）

1. 雪崩型
2. 齐纳型

2.4.3 二极管的主要参数

1. 最大整流电流I_F——二极管长期连续工作时，允许通过二极管的最大正向平均电流
2. 反向击穿电压U_BR——break,当二极管反向电压超过一个值时，电流迅速增大
3. 最大反向工作电压U_RM——二极管制造时，一批不可能一个型号，总有点偏差，就是反向击穿电压可能大一点，也可能小一点，安全起见，将反向击穿电压的一半作为工作电压，最好不超过它工作
4. 反向电流I_R(I_S)——一般是指二极管未击穿时的反向电流值。硅二极管的反向电流一般在纳安(nA)级；锗二极管在微安（uA）级。I_R越小，二极管的单向导电性越好
5. 温度系数\alpha_UD ——温度增加，反向电流增大，正向导通压降会降低一点（正温度系数：温度升高，系数增大；温度减小，系数减小；；负温度系数相反）

$$
温度系数\alpha_UD ——温度增加，反向电流增大，正向导通压降会降低一点（正温度系数：温度升高，系数增大；温度减小，系数减小；；负温度系数相反）
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正向导通电压U_D具有负温度系数

6.最高工作频率f_M——二极管的上限频率，由P N结的结电容大小决定。二极管的频率超过f_M时，二极管的单向导电性变差

2.4.4 二极管的等效模型

1.理想模型（直流模型）

完全相当与一个开关，正向时没有电阻，正向压降为0，反向电阻无穷大，电流为0

2.恒压降模型

3.折线化模型

4.小信号模型

2.4.5 二极管的整流电路

2.5 稳压二极管

稳压管实质上也是一种二极管，但是通常工作在反向击穿区

当温度升高时，稳压管的稳压值将增大

2.5.1 稳压管的伏安特性

动态电阻r_Z值愈小，则稳压性能愈好

2.5.2 稳压管的主要参数

1. 稳定电压U_Z——稳压管工作时 的电压，是反向电流突增时的电压，电压基本上可以看作不变
2. 最小稳定电流I_ZMIN——反向曲线刚刚击穿时的电流，也就是电流刚开始突增时的电流，如果电流小于最小稳定电流，则稳压管不能稳压
3. 最大稳定工作电流I_ZMAX——最大稳定工作电流取决于最大耗散功率，即I_ZMAX = P_ZMAX / U_Z
4. 最大耗散功率 P_ZM ——反向工作时PN结的功率损耗为P_ZM = U_ZI_ZMAX**
5. 温度系数——α

二极管正向压降的温度系数为-2mV/^。C

稳压管永远和一个电阻配在一起

稳压管两端电压等于输出电压