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半導體二極管以及其應用
2018.05.23

幾乎所有的電子電路中,都要用到半導體二極管(只有一個PN結),它在許多的電路中起著重要的作用,它是誕生最早的半導體器件之一,其應用非常廣泛。

(1)二極管的結構
半導體二極管是由一個PN結加上兩個引線電極組成的,如圖1-8(a)所示。從P區引出線為正極(陽極),從N區引出線為二極管的負極(陰極)。圖1-8(b)為二極管在電路圖中的代表符號。二極管的PN結主要由鍺材料組成的稱為鍺二極管,由硅材料組成的稱為硅二極管。
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(2)二極管的類型
二極管的種類有很多種:
1-按照所用的半導體材料,可以分為鍺二極管和硅二極管;
2-根據其不同的用途,可以分為檢波二極管,整流二極管,穩壓二極管,開關二極管等等;
3-按照管芯結構,又可以分為點接觸型二極管和面接觸型二極管;點接觸二極管是用一根很細的金屬絲壓在光潔的半導體晶體片表面,通過脈沖電流,使觸絲一端與晶片牢固地燒結在一起,形成一個“PN結”,由于是點接觸,只允許通過較小的電流(不超過即使毫安),適用于高頻小電流電路,如收音機的檢波等等;面接觸型二極管的“PN結”面積較大,允許通過較大的電流(幾安到幾十安),主要用于把交流電變換成直流電的“整流”電路中。如1-9為點接觸和面接觸二極管的結構示意圖。
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(3)二極管的伏安特性
二極管最重要的特性就是單反向導電性,它可以用加在二極管兩端的電壓和流經二極管電流的關系(簡稱伏安特性)來說明。

圖1-10為硅二極管伏安特性曲線,橫軸表示二極管兩端的電壓,縱軸表示流經二極管的電流,途中的曲線可以分為一下三個部分:
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1-正向特性
二極管兩端加正向電壓就會產生正向電流,正向電流只有在電壓大于0.5V(對于鍺二極管為0.2V)以后才會產生。超過0.5V以后只要電壓稍稍升高一點就會引起電流急劇增大。通常情況下,硅二極管正向電壓不會超過0.7V(鍺二極管正向電壓不會超過0.3V)。由正向特性曲線還可以看到:曲線AB之間是彎曲的,我們稱它為非線性區;BC之間的曲線較直,我們稱它為線性區。

2-反向特性
當二極管加反向電壓的時候,反向電流很小,而且當反向電壓超過零點幾伏之后,反向電流不在隨電壓的增大而增大,即達到了飽和狀態,這個電流稱為反向飽和電流,一般用符號Is表示。OD段為二極管的反向特性曲線段。

3-反向擊穿
當二極管反向電壓增加到某以數值之后,反向電流急劇增大,如圖DE段。若反向電流增大到某以數值,二極管將發生熱擊穿,熱擊穿的發生意味著二極管永久性損壞,只要注意控制反向電流的數值,不使其過大,當反向電壓降低的時候,二極管的性能可能恢復正常。

從你二極管的反向擊穿特性可以看出,在反向擊穿區,電壓是穩定的,而電流變化卻很大,即具有穩壓特性,這時候只要有效地防止二極管發生熱擊穿,二極管的危險區域便成為了穩壓管的工作區,穩壓管就是依據這一理論制造出來的。

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