二极管的伏安特性【创意版】.ppt
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二极管伏安特性
二极管伏安特性是衡量二极管的电特性指标,它是指将电流从零到最大至,电压会变成多少的情况。
二极管的伏安特性是由当前的特性和二极管结构的特性决定的。
随着电流的增加,二极管的电压会逐渐增加,这个过程中所形成的折线图,就是二极管的伏安特性图。
二极管伏安特性的特点是,当恒定电流通过二极管时,电压呈现负斜率,而电流更改时,压降不会立即变动,只有在达到一定以上级别时候,会发生变化。
二极管伏安特性对于了解二极管的动态特性有重要的誊录作用,其伏安曲线用来表示电流和电压关系,可以用来准确地测量二极管的特性参数,同时也被用来分析二极管的电路及其性能。
二极管的伏安特性受到温度的影响,温度的升高会导致正向击穿击穿晶体管的压降值减小,导致正向漏电流增加,硅锗电流也减小。
此外,温度的升高也会对二极管的能量效率有很大的负面影响,使用的热能因此耗费会增加,二极管的耐温设备因此受到限制。
由于二极管具有重要的应用价值,因此,我们需要理解并估算二极管的伏安特性,以更好地提高其使用寿命和可靠性,更有效地提高设备性能。
二极管的伏安特性二极管既然是一个PN结,具有单向导电性。
二极管的伏安特性是正向特性。
二极管伏安特性曲线的第一象限称为正向特性,表示外加正向电压时二极管的工作情况。
在正向特性的起始部分,由于正向电压很小,外电场还不足以克服内电场对多数载流子的阻碍作用,正向电流几乎为零,这一区域称为正向二极管的伏安特性曲线。
二极管伏安的正向特性,理想的二极管,正向电流和电压成指数关系。
实际的二极管,加正向电压的时候,需要克服PN结内电压,所以电压要大于内电压时,才会出现电流。
二极管的正极接在低电位端,负极接在高电位端,此时二极管中几乎没有电流流过,二极管处于截止状态,这种连接方式称为反向偏置。
二极管处于反向偏置时,仍然会有微弱的反向电流流过二极管,称为漏电电流。
有两个显著特点:一是受温度影响很大;二是反向电压不超过一定范围时,其电流大小基本不变,即与反向电压大小无关。
二极管伏安的反向特性:理想的二极管不论反向电压多大,反向都无电流。
实际的二极管,反向截止时,是有电流的,这个电流叫做反向饱和电流。
在电压没有达到反向击穿电压时,二极管的电流一直等于方向饱和电流。
当反向电压继续增加到某一数值时,二极管中的反向电流会突然增大称此时二极管发生了反向击穿。
发生反向击穿时PN结有很大的反向电流,严重时将导致PN结损坏,所以普通二极管应该避免被击穿。
当电压大到一定程度,二极管被反向击穿,电流急剧增大。
反向击穿分齐纳击穿和雪崩击穿两种。
有的二极管击穿后撤去反向电压,还能恢复原状态,比如稳压二极管就是工作在反向击穿区的。
有的反向击穿就直接烧坏了。
二极管是双端子电子元件,传导电流主要在一个方向;它在一个方向上具有低电阻,在另一个方向上具有高电阻。
二极管真空管或热电子二极管是一种具有两个电极,一个加热的阴极和一个板的真空管,其中电子只能沿一个方向从阴极到板流动。
二极管的伏安特性图5 二极管的伏安特性曲线半导体二极管最重要的特性是单向导电性。
即当外加正向电压时,它呈现的电阻(正向电阻)比较小,通过的电流比较大,当外加反向电压时,它呈现的电阻(反向电阻)很大,通过的电流很小(通常可以忽略不计)。
反映二极管的电流随电压变化的关系曲线,叫做二极管的伏安特性,如图5所示。
(1)正向特性当外加正向电压时,随着电压U的逐渐增加,电流I也增加。
但在开始的一段,由于外加电压很低。
外电场不能克服PN结的内电场,半导体中的多数载流子不能顺利通过阻挡层,所以这时的正向电流极小(该段所对应的电压称为死区电压,硅管的死区电压约为0~0.5伏,锗管的死区电压约为0~0.2伏)。
当外加电压超过死区电压以后,外电场强于PN结的内电场,多数载流子大量通过阻挡层,使正向电流随电压很快增长。
即:当V>0,二极管处于正向特性区域。
正向区又分为两段:当0<V<Vth时,正向电流为零,Vth称为死区电压或开启电压。
当V>Vth时,开始出现正向电流,并按指数规律增长。
(2)反向特性当外加反向电压时,所加的反向电压加强了内电场对多数载流子的阻挡,所以二极管中几乎没有电流通过。
但是这时的外电场能促使少数载流子漂移,所以少数载流子形成很小的反向电流。
由于少数载流子数量有限,只要加不大的反向电压就可以使全部少数载流子越过PN结而形成反向饱和电流,继续升高反向电压时反向电流几乎不再增大。
当反向电压增大到某一值(曲线中的D点)以后,反向电流会突然增大,这种现象叫反向击穿,这时二极管失去单向导电性。
所以一般二极管在电路中工作时,其反向电压任何时候都必须小于其反向击穿时的电压。
即:当V<0时,二极管处于反向特性区域。
反向区也分两个区域:当VBR<V<0时,反向电流很小,且基本不随反向电压的变化而变化,此时的反向电流也称反向饱和电流IS。
当V≥VBR时,反向电流急剧增加,VBR称为反向击穿电压。
在反向区,硅二极管和锗二极管的特性有所不同。