理论教育 二极管伏安特性曲线及关键参数

二极管伏安特性曲线及关键参数

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:根据表7-1-2所示的测量参数绘制二极管的伏安特性曲线。不同的材料、结构和工艺制成的二极管,其伏安特性是有差别的,但伏安特性曲线的形状基本相似。

二极管伏安特性曲线及关键参数

为了更准确、更全面地了解二极管的导电特性,需要分析二极管的电流ID与加在二极管两端的电压UD的关系曲线,该曲线通常称为二极管的伏安特性曲线。该曲线可通过实验的方法得到,也可利用晶体管图示仪十分方便地观测出。

1.二极管的伏安特性曲线

动手做

根据图7-1-9(a)所示的方式连接电路。根据表7-1-2中的电压值,逐一改变二极管两端的正向电压,测量流过二极管的正向电流,并记录在表中。

根据图7-1-9(b)所示的方式连接电路。根据表7-1-2中的电压值,逐一改变二极管两端的反向电压,测量流过二极管的反向电流,并记录在表中。

根据表7-1-2所示的测量参数绘制二极管的伏安特性曲线。

表7-1-2 二极管伏安特性测试数据

图7-1-9 二极管伏安特性测试电路

(a)正向伏安特性研究;(b)反向伏安特性研究

实验现象

根据测量参数绘制二极管的伏安特性曲线如图7-1-10所示。

1)正向特性(见图7-1-10中OAB段)

(1)当二极管两端所加的正向电压由0开始增大时,在正向电压比较小的范围内,正向电流很小,二极管呈现很大的电阻,如图中OA段,通常把这个范围称为死区,相应的电压称为死区电压(又称阈值电压)。硅二极管的死区电压为0.5 V左右,锗二极管的死区电压为0.1~0.2 V。

(2)外加电压超过死区电压以后,二极管呈现很小的电阻,正向电流迅速增加,这时二极管处于正向导通状态,图中AB段为导通区,此时二极管两端电压降变化不大,该电压值称为正向压降(或管压降),常温下硅二极管正向压降为0.6~0.7 V,锗二极管正向压降为0.2~0.3 V。

2)反向特性(见图7-1-10中OCD段)

图7-1-10 二极管的伏安特性曲线(www.daowen.com)

(1)当给二极管加反向电压时,所形成的反向电流是很小的,而且在很大范围内基本不随反向电压的变化而变化,即保持恒定,如曲线OC段,其被称为反向截止区,这个电流称为反向饱和电流。

(2)当反向电压大到一定数值(UBR)时,反向电流会急剧增大,如曲线CD段,这种现象称为反向击穿,相应的电压称为反向击穿电压。正常使用二极管时(稳压二极管除外),是不允许出现这种现象的,因为击穿后电流过大将会损坏二极管。

不同的材料、结构和工艺制成的二极管,其伏安特性是有差别的,但伏安特性曲线的形状基本相似。

归纳

从二极管伏安特性曲线可以看出,二极管的电压与电流变化不呈线性关系,其内阻不是常数,所以二极管属于非线性器件。

有时为了讨论方便,在一定条件下,可以把二极管的伏安特性理想化,即认为二极管的死区电压和导通电压都等于0,这样的二极管称为理想二极管。

2.二极管的主要参数

二极管的特性除用伏安特性曲线表示外,还可用一些数据来说明,这些数据就是二极管的参数。各种参数都可从半导体器件手册中查出,下面只介绍几个二极管常用的参数。

1)最大整流电流IFM

最大整流电流是指二极管长时间使用时,允许流过二极管的最大正向平均电流,通常称为额定工作电流。当电流超过这个允许值时,二极管会因过热而烧坏,使用时务必注意。

2)最大反向工作电压URM(反向峰值电压)

最大反向工作电压是指二极管正常工作时所允许外加的最高反向电压。它是保证二极管不被击穿而得出的反向峰值电压,一般取反向击穿电压的一半左右作为二极管最高反向工作电压。

3)反向峰值电流IRM

反向峰值电流是指在二极管上加反向峰值电压时的反向电流值。反向峰值电流大,说明二极管单向导电性能差,受温度的影响大。

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