晶體二極管的結(jié)構(gòu)及伏安特性特性詳解
二極管的結(jié)構(gòu)與伏安特性

晶體二極管也稱半導(dǎo)體二極管，它是在PN結(jié)上加接觸電極、引線和管殼封裝而成的。按其結(jié)構(gòu)，通常有點(diǎn)接觸型和面結(jié)型兩類。常用符號(hào)如圖Z0107中V、VD（本資料用D）來表示。 　　 　　　　　　　　　　
點(diǎn)接觸型適用于工作電流小、工作頻率高的場(chǎng)合；（如圖Z0108）
面結(jié)合型適用于工作電流較大、工作頻率較低的場(chǎng)合；（如圖Z0109）
平面型適用于工作電流大、功率大、工作頻率低的場(chǎng)合。（如圖Z0110）

按使用的半導(dǎo)體材料分，有硅二極管和鍺二極管；按用途分，有普通二極管、整流二極管、檢波二極管、混頻二極管、穩(wěn)壓二極管、開關(guān)二極管、光敏二極管、變?nèi)荻O管、光電二極管等。
二極管是由一個(gè)PN結(jié)構(gòu)成的，它的主要特性就是單向?qū)щ娦裕ǔＶ饕盟姆蔡匦詠肀硎尽?br /> 二極管的伏安特性是指流過二極管的電流iD與加于二極管兩端的電壓uD之間的關(guān)系或曲線。用逐點(diǎn)測(cè)量的方法測(cè)繪出來或用晶體管圖示儀顯示出來的U～I(xiàn)曲線，稱二極管的伏安特性曲線。圖Z0111 是二極管的伏安特性曲線示意圖，依此為例說明其特性。

一、正向特性
由圖可以看出，當(dāng)所加的正向電壓為零時(shí)，電流為零；當(dāng)正向電壓較小時(shí)，由于外電場(chǎng)遠(yuǎn)不足以克服PN結(jié)內(nèi)電場(chǎng)對(duì)多數(shù)載流子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)所造成的阻力，故正向電流很小（幾乎為零），二極管呈現(xiàn)出較大的電阻。這段曲線稱為死區(qū)。
當(dāng)正向電壓升高到一定值Uγ（Uth ）以后內(nèi)電場(chǎng)被顯著減弱，正向電流才有明顯增加。Uγ 被稱為門限電壓或閥電壓。Uγ視二極管材料和溫度的不同而不同，常溫下，硅管一般為0.5V左右，鍺管為0.1V左右。在實(shí)際應(yīng)用中，常把正向特性較直部分延長交于橫軸的一點(diǎn)，定為門限電壓Uγ的值，如圖中虛線與U軸的交點(diǎn)。
當(dāng)正向電壓大于Uγ以后，正向電流隨正向電壓幾乎線性增長。把正向電流隨正向電壓線性增長時(shí)所對(duì)應(yīng)的正向電壓，稱為二極管的導(dǎo)通電壓，用UF來表示。通常，硅管的導(dǎo)通電壓約為0.6～0.8V （一般取為0.7V），鍺管的導(dǎo)通電壓約為0.1～0.3V （一般取為0.2V）。
二、反向特性
當(dāng)二極管兩端外加反向電壓時(shí)，PN結(jié)內(nèi)電場(chǎng)進(jìn)一步增強(qiáng)，使擴(kuò)散更難進(jìn)行。這時(shí)只有少數(shù)載流子在反向電壓作用下的漂移運(yùn)動(dòng)形成微弱的反向電流IR。反向電流很小，且?guī)缀醪浑S反向電壓的增大而增大（在一定的范圍內(nèi)），如圖Z0111中所示。但反向電流是溫度的函數(shù)，將隨溫度的變化而變化。常溫下，小功率硅管的反向電流在nA數(shù)量級(jí)，鍺管的反向電流在μA數(shù)量級(jí)。
三、反向擊穿特性
當(dāng)反向電壓增大到一定數(shù)值UBR時(shí)，反向電流劇增，這種現(xiàn)象稱為二極管的擊穿，UBR（或用VB表示）稱為擊穿電壓，UBR視不同二極管而定，普通二極管一般在幾十伏以上且硅管較鍺管為高。
擊穿特性的特點(diǎn)是，雖然反向電流劇增，但二極管的端電壓卻變化很小，這一特點(diǎn)成為制作穩(wěn)壓二極管的依據(jù)。
四、二極管伏安特性的數(shù)學(xué)表達(dá)式
由理論分析可知，二極管的伏安特性可近似用下面的數(shù)學(xué)表達(dá)式來表示：

式中，iD為流過二極管的電流，uD。為加在二極管兩端的電壓，VT稱為溫度的電壓當(dāng)量，與熱力學(xué)溫度成正比，表示為
VT = kT／q其中T為熱力學(xué)溫度，單位是K；q是電子的電荷量，；k為玻耳茲曼常數(shù)，室溫下，可求得VT = 26mV。IR（sat）是二極管的反向飽和電流。
五、溫度對(duì)二極管伏安特性的影響
二極管是溫度的敏感器件，溫度的變化對(duì)其伏安特性的影響主要表現(xiàn)為：隨著溫度的升高，其正向特性曲線左移，即正向壓降減小；反向特性曲線下移，即反向電流增大。一般在室溫附近，溫度每升高1°C，其正向壓降減小2～2.5mV；溫度每升高10°C：，反向電流大約增大1倍左右。
綜上所述，二極管的伏安特性具有以下特點(diǎn)：
① 二極管具有單向?qū)щ娦裕?br /> ② 二極管的伏安特性具有非線性；
③ 二極管的伏安特性與溫度有關(guān)。