二極體又稱晶體二極體,簡稱二極體(diode)，另外，還有早期的真空電子二極體;它是一種具有單向傳導電流的電子器件。在半導體二極體內部有乙個pn結兩個引線端子，這種電子器件按照外加電壓的方向，具備單向電流的轉導性。一般來講，晶體二極體是乙個由p型半導體和n型半導體燒結形成的p-n結介面。在其介面的兩側形成空間電荷層，構成自建電場。當外加電壓等於零時，由於p-n 結兩邊載流子的濃度差引起擴散電流和由自建電場引起的漂移電流相等而處於電平衡狀態，這也是常態下的二極體特性。
1.結構
在pn結上加上引線和封裝，就成為乙個二極體。二極體按結構分有點接觸型、面接觸型和平面型三大類。
(1) 點接觸型二極體--pn結面積小，結電容小，用於檢波和變頻等高頻電路。
(2) 面接觸型二極體--pn結面積大，用於工頻大電流整流電路。
(3) 平面型二極體-往往用於積體電路製造工藝中。pn結面積可大可小，用於高頻整流和開關電路中。
2. 伏安特性及主要引數
(1)伏安特性曲線
p半導體二極體的伏安特性曲線如圖4-10所示。處於第一象限的是正向伏安特性曲線，處於第三象限的是反向伏安特性曲線。
圖4-.10 二極體的伏安特性曲線
● 正向特性
當u>0，即處於正向特性區域。正向區又分為兩段：
當0當u>uth時，開始出現正向電流，並按指數規律增長。
矽二極體的死區電壓uth=0.5 v左右， 鍺二極體的死區電壓uth=0.1 v左右。
● 反向特性
當u<0時，即處於反向特性區域。反向區也分兩個區域：
當ubr
(2)主要引數
① 最大整流電流id:二極體長期連續工作時，允許通過二極體的最大正向平均電流。
② 反向工作峰值電壓urwn：保證二極體不被反向擊穿而規定的電壓。在實際工作時，定為反向擊穿電壓的一半。
③ 反向峰值電流irm：是二極體加上反向工作峰值時的反向飽和電流。矽二極體的反向電流一般在納安(na)級;鍺二極體在微安(ma)級。
4.3.1 半導體二極體的結構型別
在pn結上加上引線和封裝，就成為乙個二極體。二極體按結構分有點接觸型、面接觸型和平面型三大類。它們的結構示意圖如圖01.11(a)、(b)、(c)所示。
(1) 點接觸型二極體——pn結面積小，結電容小，用於檢波和變頻等高頻電路。
(2) 面接觸型二極體——pn結面積大，用於工頻大電流整流電路。
(3) 平面型二極體—往往用於積體電路製造工藝中。pn結面積可大可小，用於高頻整流和開關電路中。
圖01.11 二極體的結構示意圖
4.3.2 半導體二極體的伏安特性曲線
半導體二極體的伏安特性曲線如圖01.12所示。處於第一象限的是正向伏安特性曲線，處於第三象限的是反向伏安特性曲線。根據理論推導，二極體的伏安特性曲線可用下式表示
式中is 為反向飽和電流，v 為二極體兩端的電壓降，vt =kt/q 稱為溫度的電壓當量，k為玻耳茲曼常數，q 為電子電荷量，t 為熱力學溫度。對於室溫(相當t=300 k)，則有vt=26 mv。
圖01.12 二極體的伏安特性曲線
(1) 正向特性
當v>0，即處於正向特性區域。正向區又分為兩段：
當0當v>vth時，開始出現正向電流，並按指數規律增長。
矽二極體的死區電壓vth=0.5 v左右，
鍺二極體的死區電壓vth=0.1 v左右。
(2) 反向特性
當v<0時，即處於反向特性區域。反向區也分兩個區域：
當vbr
當v≥vbr時，反向電流急劇增加，vbr稱為反向擊穿電壓。
在反向區，矽二極體和鍺二極體的特性有所不同。矽二極體的反向擊穿特性比較硬、比較陡，反向飽和電流也很小;鍺二極體的反向擊穿特性比較軟，過渡比較圓滑，反向飽和電流較大。從擊穿的機理上看，矽二極體若|vbr|≥7 v時，主要是雪崩擊穿;若vbr≤4 v則主要是齊納擊穿，當在4 v～7 v之間兩種擊穿都有，有可能獲得零溫度係數點。
1.3.3 半導體二極體的引數
半導體二極體的引數包括最大整流電流if、反向擊穿電壓vbr、最大反向工作電壓vrm、反向電流ir、最高工作頻率fmax和結電容cj等。幾個主要的引數介紹如下：
(1) 最大整流電流if——二極體長期連續工作時，允許通過二極體的最大整流電流的平均值。
(2) 反向擊穿電壓vbr和最大反向工作電壓vrm——二極體反向電流急劇增加時對應的反向電壓值稱為反向擊穿電壓vbr。為安全計，在實際工作時，最大反向工作電壓vrm一般只按反向擊穿電壓vbr的一半計算。
(3) 反向電流ir——在室溫下，在規定的反向電壓下，一般是最大反向工作電壓下的反向電流值。矽二極體的反向電流一般在納安(na)級;鍺二極體在微安(ua)級。
(4) 正向壓降vf——在規定的正向電流下，二極體的正向電壓降。小電流矽二極體的正向壓降在中等電流水平下，約0.6～0.8 v;鍺二極體約0.2～0.3 v。
(5)動態電阻rd——反映了二極體正向特性曲線斜率的倒數。顯然， rd與工作電流的大小有關，即
rd =△vf /△if
1.3.4 半導體二極體的溫度特性
溫度對二極體的效能有較大的影響，溫度公升高時，反向電流將呈指數規律增加，如矽二極體溫度每增加8℃，反向電流將約增加一倍;鍺二極體溫度每增加12℃，反向電流大約增加一倍。另外，溫度公升高時，二極體的正向壓降將減小，每增加1℃，正向壓降vf(vd)大約減小2 mv，即具有負的溫度係數。這些可以從圖01.13所示二極體的伏安特性曲線上看出。
圖01.13 溫度對二極體伏安特性曲線的影響
4.3.5 半導體二極體的型號
國家標準對半導體器件型號的命名舉例如下：
4.3.6 穩壓二極體
穩壓二極體是應用在反向擊穿區的特殊矽二極體。穩壓二極體的伏安特性曲線與矽二極體的伏安特性曲線完全一樣，穩壓二極體伏安特性曲線的反向區、符號和典型應用電路如圖01.14所示。
(a) 符號 (b) 伏安特性 (c) 應用電路
圖01.14 穩壓二極體的伏安特性
從穩壓二極體的伏安特性曲線上可以確定穩壓二極體的引數。
(1) 穩定電壓vz ——在規定的穩壓管反向工作電流iz下，所對應的反向工作電壓。
(2)動態電阻rz——其概念與一般二極體的動態電阻相同，只不過穩壓二極體的動態電阻是從它的反向特性上求取的。 rz愈小，反映穩壓管的擊穿特性愈陡。
rz =△vz /△iz
(3)最大耗散功率 pzm ——穩壓管的最大功率損耗取決於pn結的面積和散熱等條件。反向工作時，pn結的功率損耗為 pz= vz iz，由 pzm和vz可以決定izmax。
(4)最大穩定工作電流izmax 和最小穩定工作電流izmin ——穩壓管的最大穩定工作電流取決於最大耗散功率，即pzmax =vzizmax 。而izmin對應vzmin。 若iz
(5)穩定電壓溫度係數 ——溫度的變化將使vz改變，在穩壓管中，當丨vz丨 >7 v時，vz具有正溫度係數，反向擊穿是雪崩擊穿。
當丨vz丨<4 v時， vz具有負溫度係數，反向擊穿是齊納擊穿。
當4 v《丨vz丨 <7 v時，穩壓管可以獲得接近零的溫度係數。這樣的穩壓二極體可以作為標準穩壓管使用。
穩壓二極體在工作時應反接，並串入乙隻電阻。
電阻的作用一是起限流作用，以保護穩壓管;其次是當輸入電壓或負載電流變化時，通過該電阻上電壓降的變化，取出誤差訊號以調節穩壓管的工作電流，從而起到穩壓作用。
齊納二極體和肖特基二極體
齊納二極體 又叫穩壓二極體 此二極體是一種直到臨界反向擊穿電壓前都具有很高電阻的半導體器件.在這臨界擊穿點上,反向電阻降低到乙個很少的數值,在這個低阻區中電流增加而電壓則保持恆定,穩壓二極體是根據擊穿電壓來分檔的,因為這種特性,穩壓管主要被作為穩壓器或電壓基準元件使用.其伏安特性,穩壓二極體可以串聯...
發光二極體和光敏二極體
發光二極體和光敏二極體 sun 403 發光二極體是半導體二極體的一種，可以把電能轉化成光能 常簡寫為led。發光二極體與普通二極體一樣是由乙個pn結組成，也具有單向導電性。當給發光二極體加上正向電壓後，從p區注入到n區的空穴和由n區注入到p區的電子，在pn結附近數微公尺內分別與n區的電子和p區的空...
二極體 發光二極體引數詳解
普通發光二極體的正向飽和壓降為 正向工作電流為 led的特性 1 極限引數的意義 1 允許功耗pm 允許加於led兩端正向直流電壓與流過它的電流之積的最大值。超過此值，led發熱 損壞。2 最大正向直流電流ifm 允許加的最大的正向直流電流。超過此值可損壞二極體。3 最大反向電壓vrm 所允許加的最...