二極管是由一個pn結構成的,它的主要特性就是單向導電性,通常用它的伏安特性來表示。
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vd之間的關系或曲線。用逐點測量的方法測繪出來或用晶體管圖示儀顯示出來的v-i曲線,稱二極管的伏安特性曲線。圖1是二極管的伏安特性曲線示意圖,以此為例說明其特性。
圖 二極管的伏安特性
1.正向特性
由圖可以看出,當所加的正向電壓為零時,電流為零;當正向電壓較小時,由于外電場遠不足以克服pn結內電場對多數載流子擴散運動所造成的阻力,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)。
當正向電壓升高到一定值vth以后內電場被顯著減弱,正向電流才有明顯增加。vth 被稱為門限電壓或閥電壓。vth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。在實際應用中,常把正向特性較直部分延長交于橫軸的一點,定為門限電壓vth的值,如圖中虛線與橫軸的交點。
當正向電壓大于vth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所對應的正向電壓,稱為二極管的導通電壓,用vf來表示。通常,硅管的導通電壓約為0.6~0.8v,一般取為0.7v;鍺管的導通電壓約為0.1~0.3v一般取為0.2v。
2.反向特性
當二極管兩端外加反向電壓時,pn結內電場進一步增強,使擴散更難進行。這時只有少數載流子在反向電壓作用下的漂移運動形成微弱的反向電流ir。反向電流很小,且在一定的范圍內幾乎不隨反向電壓的增大而增大。但反向電流是溫度的函數,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數量級,鍺管的反向電流在μa數量級。
3.反向擊穿特性
當反向電壓增大到一定數值vbr時,反向電流劇增,這種現(xiàn)象稱為二極管的擊穿,此時的vbr電壓值叫做擊穿電壓,vbr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,這一特點成為制作穩(wěn)壓二極管的依據。
4. 溫度對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?。环聪蛱匦郧€下移,即反向電流增大。一般在室溫附近,溫度每升高1℃,其正向壓降減小2~2.5mv;溫度每升高10℃,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:
① 二極管具有單向導電性;
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。