一、概述

本文是对模拟电子技术基础(第四版)1.2.1节“半导体二极管的几种常见结构”和1.2.2节“二极管的伏安特性”的总结,其内容包括二极管的几种常见结构、二极管和PN结伏安特性的区别、温度对二极管伏安特性的影响。


二、定义

将PN结用外壳封装起来,并加上电极引线就构成了半导体二极管,简称二极管。由P区引出的电极为阳极,由N区引出的电极为阴极


三、二极管的几种常见结构
二极管的几种常见结构如图1.2.2(a)~(c)所示,符号如图(d)所示。
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图(a)所示的点接触型二极管,由一根金属丝经过特殊工艺与半导体表面相接形成PN结。因而结面积小,不能通过较大的电流。但其结电容较小,一般在1pF以下,工作频率可达100MHz以上。因此适用于高频电路和小功率整流。

图(b)所示的面接触型二极管是采用合金法工艺制成。结面积大,能够流过较大的电流,但其结电容较大,因而只能在较低频率下工作,一般仅作为整流管。

图(c)所示的平面二极管是采用扩散法制成的。结面积较大的可用于大功率整流,结面积小的可作为脉冲数字电路中的开关管。


四、二极管和PN结伏安特性的区别
1、与PN结一样,二极管具有单向导电性
2、由于二极管存在半导体体电阻和引线电阻,所以当外加正向电压时,在电流相同的情况下,二极管的端电压大于PN结上的压降。或者说,在外加正向电压相同的情况下,二极管的正向电流要小于PN结的电流。在大电流情况下,这种影响更为明显。
3、由于二极管表面漏电流的存在,使外加反向电压时的反向电流增大。
4、在近似分析时,仍然用PN结的电流方程式来描述二极管的伏安特性。
5、实测二极管的伏安特性时发现,只有在正向电压足够大时,正向电流才从零随端电压按指数规律增大。使二极管开始导通的临界电压称为开启电压Uon,如图1.2.3所示:
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6、当二极管所加反向电压的数值足够大时,反向电流为Is。反向电压太大将使二极管击穿,不同型号二极管的击穿电压差别很大,从几十伏到几千伏。

7、表1.2.1列出两种材料小功率二极管开启电压、正向导通电压范围、反向饱和电流的数量级。
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由于硅材料PN结平衡时耗尽层电势Uho比锗材料的大,使得硅材料的Uon比锗材料的大。

五、温度对二极管伏安特性的影响

在环境温度升高时,二极管的正向特性曲线将左移,反向特性曲线将下移(如图1.2.3虚线所示)。在室温附近,温度每升高1℃,正向压降减小2~2.5mV,温度每升高10℃,反向电流约增大一倍。可见,二极管的特性对温度很敏感。

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