晶体二极管的伏安特性曲线

2017-09-30 20:21分类：电子元器件阅读：

　二极管最首要的特性即是单导游电性，这是由于在纷歧样极性的外加电压下，内部载流子的纷歧样的运动进程构成的，反映到外部电路即是加到二极管两头的电压和通过二极管的电流之间的联络，即二极管的伏安特性。在电子技能中，常用伏安特性曲线来直观描绘电子器材的特性。依照图1的试验电路来丈量，在纷歧样的外加电压下，每改动一次RP的值就可测得一组电压和电流数据，在以电压为横坐标，电流为纵坐标的直角坐标系中描绘出来，就得到二极管的伏安特性曲线。

图1 丈量晶体二极管伏安特性

a) 正向特性　　　　　　　　　b) 反向特性

图2 2CZ54D伏安特性曲线　　　　　　　　　　　　图3 2AP7伏安特性曲线

　　图2和图3别离标明硅二极管2CZ54D和锗二极管2AP7的伏安特性曲线，图中坐标的右上方是二极管正偏时，电压和电流的联络曲线，简称正向特性；坐标左下方是二极管反偏时电压和电流的联络曲线，简称反向特性。下面咱们以图1为例加以阐明。
　　当二极管两头电压为零时，电流也为零， PN结为动态平衡状况，所以特性曲线从坐标原点0开端。
（一）正向特性
　　1. 不导通区（也叫死区）当二极管接受正向电压时，开端的一段，由于外加电压较小，还短少以打败PN结内电场对载流子运动的阻遏效果，因此正向电流简直为零，二极管出现的电阻较大，曲线0A段比照平整，咱们把这一段称作不导通区或许死区。与它相对应的电压叫死区电压，一般硅二极管约0.5伏，锗二极管约0.2伏（随二极管的资料和温度纷歧样而纷歧样）。
　　2. 导通区当正向电压上升到大于死区电压时， PN结内电场简直被抵消，二极管出现的电阻很小，正向电流添加很快，二极管正导游通。导通后，正向电压纤细的增大会致使正向电流急剧增大， AB 段特性曲线陡直，电压与电流的联络近似于线性，咱们把 AB 段称作导通区。导通后二极管两头的正向电压称为正向压降（或管压降），也近似以为是导通电压。一般硅二极管约为0.7伏，锗二极管为0.3伏。由图可见，这个电压比照安稳，简直不随流过的电流巨细而改动。
（二）反向特性
　　1. 反向截止区当二极管接受反向电压时，加强了PN结内电场，使二极管出现很大电阻。由于少量的少量载流子存在，在反向电压效果下很简略通过PN结，构成很小的反向电流。反向电压开端添加时，反向电流略有添加，随后在必定方案内便不随反向电压添加而添加，如曲线0C 段。此处的反向电流IR一般也称为反向饱满电流， 0C 段称为反向截止区。反向电流是由少量载流子构成的，它会随温度添加而增大，实习运用中，此值越小越好。一般硅二极管的反向电流在几十微安以下，锗二极管的则达几百微安，大功率二极管的将更大些。
　　2. 反向击穿区当反向电压增大到跨过某一个值时（图中C点），反向电流急剧加大，这种景象叫反向击穿。C点对应的电压就叫反向击穿电压UBR，CD 段称为反向击穿区。纷歧样的二极管，反向击穿电压纷歧样。
　　发作反向击穿的要素是由于外加反向电压太高时，在强电场效果下，空穴和电子数量大大增多，使反向电流急剧增大。有必要指出，在反向电流和反向电压的乘积不跨过PN结容许的耗散功率这一条件下，此击穿进程是可逆的，反向电压下降后，二极管可康复到正本状况，否则会因过热而焚毁。为此在实习电路中，咱们常常串联一个限流电阻来维护PN结。

图4 核算反向击穿的电流

　　如图4所示电路。电源电压为30伏，二极管的反向击穿电压为20伏，电源电压高于击穿电压，二极管击穿后电压为20伏，别的十伏电压下降在电阻上，所以可求出此刻二极管的反向电流I＝（30－20）/R＝十/R，若R＝十千欧，则I＝1毫安，若R＝十0欧，则I＝十0毫安。假定挑选恰当的电阻，在反向击穿后，能把电流绑缚在二极管能接受的方案内，二极管不损坏。把反向电压下降，二极管的单导游电性又可康复。若无恰当限流办法，会使PN结烧坏。
　　通过火外的制造技能，反向击穿也可为咱们运用（如稳压管）。但在一般状况下，反向击穿损坏了单导游电性，也或许致使损坏。所以二极管作业时，任何时分接受的反向电压不容许跨过规矩值，防止损坏。
　　通过上面剖析，对照图2和图3，咱们能够看出，硅二极管和锗二极管，尽管它们制造的资料纷歧样，构造特征纷歧样，但伏安特性曲线根柢形状是相似的，不是一条直线，所以它们都是一种非线性元件。但是它们的特性之间有必定的区别：
　　（1）锗二极管的死区较小，正向电阻也小，导通电压低（约0.3伏）。但受温度影响大，反向电流也较大。
　　（2）硅二极管的死区较大，正向电阻也较大，导通电压高（约0.7伏）。但受温度影响小，反向电流也很小。在通讯设备中常常运用硅二极管。
　　〔例1－1〕在图5中，设V为硅二极管，求别离为
（1）＋14伏，
（2）－14伏，
（3） 0伏时的二极管两头电压和流过二极管的电流。