12 半导体二极管的特性及主要参数

半导体二极管的特性P区N区与电流的正向导通半导体二极管是一种重要的电子元件，它在电子设备中起到了至关重要的作用。

在了解半导体二极管的特性之前，我们需要先了解其主要的组成部分——P区和N区。

同时，在正向导通的过程中，电流的流动也是十分重要的。

接下来，我将分别介绍P区和N区的特性以及电流的正向导通。

一、P区的特性：P区是由掺入了少量三价杂质元素（如硼或铝）的硅材料组成的，因此P区具有正电荷。

P区与纯净的硅材料（即N区）交界处形成了一个PN结。

P区具有以下特点：1. 正电荷：P区内的杂质原子会失去一个电子，形成正离子，因此P区带有正电荷。

2. 空穴：由于杂质原子失去电子，P区形成了一种称为“空穴”的正电荷载流子，空穴的数量与杂质原子的浓度成正比。

3. 导电能力较低：由于空穴的流动速度相对较慢，P区的导电能力较弱。

二、N区的特性：N区是由掺入了少量五价杂质元素（如磷或砷）的硅材料构成的，因此N区具有负电荷。

N区具有以下特点：1. 负电荷：N区内的杂质原子会获得一个额外的电子，形成负离子，因此N区带有负电荷。

2. 自由电子：由于杂质原子额外获得电子，N区形成了一种称为“自由电子”的负电荷载流子，自由电子的数量与杂质原子的浓度成正比。

3. 导电能力较强：自由电子的流动速度相对较快，N区的导电能力较强。

三、电流的正向导通：当半导体二极管处于正向偏置时，即P区连接正极而N区连接负极时，电流开始导通。

这一过程可以通过以下几个步骤来解释：1. 电子注入：在正向偏置下，N区的自由电子会向PN结移动，而P区的空穴则向相反方向移动。

当自由电子与空穴在PN结附近相遇时，它们会发生复合，并产生新的载流子。

2. 负偏转电势：由于复合过程所产生的新的载流子具有较低的能量，它们会被负偏转的电场推动，继续向P区内迁移。

3. 电流流动：当新的载流子到达P区后，它们会继续与P区的空穴发生复合，并释放出一定的能量。

这一能量的释放会使得新的载流子继续向前迁移，从而形成了电流的流动。

1 .2 二极管的特性及主要参数教学要求了解二极管的结构；掌握二极管的伏安特性；熟悉二极管的主要参数。

一、半导体二极管的结构和类型构成：PN 结+ 引线+ 管壳= 二极管(Diode)符号：阳极（正极）阴极（负极）分类：1.根据材料硅二极管、锗二极管2.根据结构点接触型、面接触型、平面型二极管的结构和符号（a）结构示意图（b）电路符号（c）点接触型（d）面接触型（e）平面型二极管常见外型图：二、二极管的伏安特性二极管由一个PN结构成，具有单向导电性。

二极管电流ID 随外加于二极管两端的电压uD的变化规律，称为二极管的伏安特性曲线。

1.PN 结的伏安方程曼常数，q为电子电量，当T = 300(27 C)时，UT= 26 mV。

2.二极管的伏安特性二极管由一个PN结构成，具有单向导电性。

当外加正向电压小于Uth时，外电场不足以克服PN结的内电场对多子扩散运动造成的阻力，正向电流几乎为零，二极管呈现为一个大电阻，好像有一个门坎，因此将电压Uth 称为门槛电压(又称死区电压)。

在室温下硅管Uth≈0.5V，锗管Uth≈0.1V。

当外加正向电压大于Uth后，PN结的内电场大为削弱，二极管的电流随外加电压增加而显著增大，电流与外加电压呈指数关系，实际电路中二极管导通时的正向压降硅管约为0.6～0.8V，锗管约为0.1～0.3V，因此工程上定义这一电压为导通电压，用UD(ｏn)表示，认为u D＞ＵD(ｏn)时，二极管导通，i D有明显的数值，而u D＜U D(ｏn)时，i D很小，二极管截止，工程上，一般取硅管UD(ｏn)=0.7V，锗管UD(ｏn)=0.2V。

二极管电流i D随外加于二极管两端的电压u D的作用而变化的规律，称为二极管的伏安特性曲线。

二极管两端加上反向电压时，反向饱和电流IS 很小（室温下，小功率硅管的反向饱和电流IS小于0.1μA，锗管为几十微安。

）.当加于二极管两端的反向电压增大到U(BR) 时，二极管的PN结被击穿，此时反向电流随反向电压的增大而急剧增大，U(BR) 称为反向击穿电压。

1．反向饱和漏电流IR指在二极管两端加入反向电压时，流过二极管的电流，该电流与半导体材料和温度有关。

在常温下，硅管的IR为纳安（10-9A）级，锗管的IR为微安（10-6A）级。

2．额定整流电流IF指二极管长期运行时，根据允许温升折算出来的平均电流值。

目前大功率整流二极管的IF值可达1000A。

3.最大平均整流电流IO在半波整流电路中，流过负载电阻的平均整流电流的最大值。

这是设计时非常重要的值。

4.最大浪涌电流IFSM允许流过的过量的正向电流。

它不是正常电流，而是瞬间电流，这个值相当大。

5．最大反向峰值电压VRM即使没有反向电流，只要不断地提高反向电压，迟早会使二极管损坏。

这种能加上的反向电压，不是瞬时电压，而是反复加上的正反向电压。

因给整流器加的是交流电压，它的最大值是规定的重要因子。

最大反向峰值电压VRM指为避免击穿所能加的最大反向电压。

目前最高的VRM值可达几千伏。

6.最大直流反向电压VR上述最大反向峰值电压是反复加上的峰值电压，VR是连续加直流电压时的值。

用于直流电路，最大直流反向电压对于确定允许值和上限值是很重要的.7．最高工作频率fM由于PN结的结电容存在，当工作频率超过某一值时，它的单向导电性将变差。

点接触式二极管的fM值较高，在100MHz以上；整流二极管的fM较低，一般不高于几千赫。

8．反向恢复时间Trr当工作电压从正向电压变成反向电压时，二极管工作的理想情况是电流能瞬时截止。

实际上，一般要延迟一点点时间。

决定电流截止延时的量，就是反向恢复时间。

虽然它直接影响二极管的开关速度，但不一定说这个值小就好。

也即当二极管由导通突然反向时，反向电流由很大衰减到接近IR时所需要的时间。

大功率开关管工作在高频开关状态时，此项指标至为重要。

9.最大功率P二极管中有电流流过，就会吸热，而使自身温度升高。

最大功率P为功率的最大值。

具体讲就是加在二极管两端的电压乘以流过的电流。

这个极限参数对稳压二极管，可变电阻二极管显得特别重要。

二极管的分类与特性参数(精)二极管的分类与参数一、半导体二极管1.1二极管的结构半导体二极管简称二极管，由一个PN 结加上相应的电极引线和管壳构成，其基本结构和符号如图1所示。

图1 二极管的结构及符号1.2 二极管的分类1、根据所用的半导体材料不同，可分为锗二极管和硅二极管。

2、按照管芯结构不同，可分为： （1）点接触型二极管由于它的触丝与半导体接触面很小，只允许通过较小的电流（几十毫安以下），但在高频下工作性能很好，适用于收音机中对高频信号的检波和微弱交流电的整流，如国产的锗二极管2AP 系列、2AK 系列等。

（2）面接触型二极管面接触型二极管PN 结面积较大，并做成平面状，它可以通过较大了电流，适用于对电网的交流电进行整流。

如国产的2CP 系列、2CZ 系列的二极管都是面接触型的。

（3）平面型二极管它的特点是在PN 结表面被覆一层二氧化硅薄膜，避免PN 结表面被水分子、气体分子以及其他离子等沾污。

这种二极管的特性比较稳定可靠，多用于开关、脉冲及超高频电路中。

国产2CK 系列二极管就属于这种类型。

3、根据管子用途不同，可分为整流二极管、稳压二极管、开关二极管、光电二极管及发光二极管等。

1.3 二极管的特性引外壳触丝基PN二极管的电路P N阳阴极点接面接1、正向特性二极管正向连接时的电路如图所示。

二极管的正极接在高电位端，负极接在低电位端，二极管就处于导通状态（灯泡亮），如同一只接通的开关。

实际上，二极管导通后有一定的管压降（硅管0.6～0.7V，锗管0.2～0.3V）。

我们认为它是恒定的，且不随电流的变化而变化。

但是，当加在二极管两端的正向电压很小的时候，正向电流微弱，二极管呈现很大的电阻，这个区域成为二极管正向特性的“死区”，只有当正向电压达到一定数值（这个数值称为“门槛电压”，锗二极管约为0.2V，硅二极管约为0.6V）以后，二极管才真正导通。

此时，正向电流将随着正向电压的增加而急速增大，如不采取限流措施，过大的电流会使PN结发热，超过最高允许温度（锗管为90℃～100℃，硅管为125℃～200℃）时，二极管就会被烧坏。

二极管特性参数在电子学中，二极管是一种常见的电子器件，用于控制和调节电流。

了解和了解二极管的特性参数对于电子工程师和电子爱好者来说是非常重要的。

本文将详细介绍二极管的特性参数。

二极管是由PN结组成的半导体器件，其中P区为正极，N区为负极。

当二极管正向偏置时，电流可以流过器件，这被称为正向工作。

当二极管反向偏置时，电流几乎不能流过器件，这被称为反向工作。

以下是二极管的几个重要特性参数：1. 正向电压降（Vf）：正向电压降是二极管在正向偏置时产生的电压降。

对于常见的硅二极管而言，正向电压降大约在0.6V至0.7V之间。

对于锗二极管而言，正向电压降约为0.2V至0.3V。

2. 反向电流（Ir）：反向电流是指当二极管反向偏置时，经过器件的微小电流。

反向电流非常小，通常以纳安（nA）为单位。

高质量的二极管具有较低的反向电流。

3. 反向击穿电压（Vbr）：反向击穿电压是指当反向电压达到一定值时，二极管会发生击穿，导致大电流流过器件。

反向击穿电压是二极管的最大反向工作电压，超过这个电压会损坏二极管。

4. 最大正向电流（Ifmax）：最大正向电流是指二极管能够承受的最大正向电流。

超过这个电流将导致二极管过热并可能损坏。

5. 反向恢复时间（trr）：反向恢复时间是指二极管从反向工作状态切换到正向工作状态所需的时间。

较小的反向恢复时间表示二极管具有更好的开关特性。

6. 正向导通压降温度系数（Vf-Tc）：正向导通电压降温度系数表示二极管的正向电压降随温度变化的程度。

它通常以mV/℃为单位，负值表示正向电压降随温度的升高而下降，正值则相反。

通过了解和理解这些二极管的特性参数，电子工程师和电子爱好者能够更好地选择和应用二极管。

这些参数对于设计和调试电路以及解决电子设备故障都非常有帮助。

总结：本文介绍了二极管的特性参数，包括正向电压降、反向电流、反向击穿电压、最大正向电流、反向恢复时间和正向导通压降温度系数。

了解这些特性参数可以帮助电子工程师和电子爱好者更好地选择和使用二极管。

半导体二极管的导通电压特性及应用分析半导体二极管是一种最简单的半导体器件，具有非常重要的导电特性和广泛的应用。

导通电压是二极管的一个重要参数，决定了二极管能否在电路中起到理想的作用。

本文将深入探讨半导体二极管的导通电压特性，同时分析其在实际应用中的重要作用。

一、二极管的基本结构和性质半导体二极管由P型半导体和N型半导体材料组成，分别形成PN结。

在PN结中，P区富含电子空位，N区富含自由电子。

这种结构的二极管在无外加电压的情况下会形成一个正向偏置，导致电子从N区向P区运动，同时空位从P区向N区运动，形成电流。

二、半导体二极管的导通电压特性半导体二极管在导通状态下，需要达到一定的电压才能开始导电。

这个导通电压被称为正向电压或者开启电压。

实际上，正向电压会引起PN结的耗能，从而产生正向电流。

而当PN结处于反向电压下时，电流极小，甚至可以忽略不计。

PN结的导通电压特性是非线性的，也就是说导通电压并非线性增长。

在二极管导通之前，需要克服PN结产生的势垒电压（Schottky势垒），才能使电流流过。

当正向电压超过势垒电压时，电流会快速增大，最终进入饱和状态。

因此，导通电压是二极管导通的关键电压，也是二极管正常工作的必要条件。

三、导通电压的影响因素导通电压的大小受到PN结材料特性和结构参数的影响。

以下是导通电压变化的主要因素：1. 材料特性：PN结的材料特性对导通电压有直接影响。

不同的半导体材料有着不同的导通电压特性。

例如，硅(Si)二极管通常具有一个较高的导通电压（约0.6V），而锗(Ge)二极管则具有较低的导通电压（约0.3V）。

2. 温度对导通电压的影响：温度变化会导致PN结材料内禀载流子浓度的变化，从而影响导通电压。

一般来说，温度升高会引起导通电压的减小，而温度降低则会使导通电压增加。

3. PN结的几何参数：导通电压还受到PN结的几何参数的影响。

例如，PN结的面积和长度等参数会对导通电压造成显著影响。

二极管特性及参数一、二极管的特性：二极管是一种最简单的半导体器件，它具有单向导电性。

二极管由P 型半导体和N型半导体组成，P型半导体区域被称为P区，N型半导体区域被称为N区，P区和N区之间形成的结被称为PN结。

在PN结两侧形成的电场称为势垒，势垒会阻碍电流的流动，只有当正向电压施加在二极管上时，电流才能流过。

二极管的工作特性如下：1.正向工作特性：当二极管的正端连接到正电压源，负端连接到负电压源时，二极管处于正向偏置状态。

此时，PN结的势垒被削弱，电流可以流动。

二极管的正向电压(Vf)越大，通过二极管的电流(If)越大。

正向工作特性遵循指数规律，即电流与电压之间存在指数关系。

2.反向工作特性：当二极管的正端连接到负电压源，负端连接到正电压源时，二极管处于反向偏置状态。

此时，PN结的势垒会增加，电流几乎不能流动。

只有当反向电压(Vr)超过二极管的反向击穿电压时，才会发生逆向击穿，电流急剧增加。

二、二极管的参数：1.极限值参数：-峰值反向电压(VRM)：反向电压的最大值，一般用来表示二极管的耐压能力。

-峰值反向电流(IFM)：反向电流的最大值，一般用来表示二极管的耐流能力。

-正向电压降(VF)：正向工作时，PN结两侧产生的电压降。

-正向电流(IF)：通过二极管的最大电流。

2.定常态参数：- 正向阻抗(Forward resistance)：在正向工作状态下，二极管的阻抗大小。

正向阻抗与正向电流大小有关，一般用欧姆表示。

- 反向电流(Reverse current)：在反向工作状态下，二极管的电流大小。

- 反向传导电导(Reverse conductance)：在反向工作状态下，PN结的反向传导电导值，与反向电流大小有关。

3.动态参数：- 正向导通压降(Forward voltage drop)：当二极管处于正向工作状态时，二极管两端的电压降。

- 动态电电渡特性(Forward dynamic electrical characteristics)：反映在零偏电流条件下，PN结在正向电压下的电流特性关系。

二极管特性及参数二极管（Diode）是一种电子器件，由两种不同类型的半导体材料组成：P型半导体和N型半导体。

它具有单向导电特性，即只允许电流在一个方向上通过。

二极管有很多重要的特性和参数，下面将会详细介绍。

一、正向特性：当二极管的正负极正向连接时，如果正向电压小于等于一个特定的值，即正向电压低于二极管的结压降（通常为0.7V），二极管处于正向工作状态，电流可以流过。

这时二极管的电流随正向电压的增加而迅速增大。

这种情况下，二极管处于导通状态，其导通状态下的电阻非常小，几乎可以视为导线。

二、反向特性：当二极管的正负极反向连接时，如果反向电压小于等于一个特定的值，即反向电压低于二极管的击穿电压（通常为50V~1000V），则二极管处于反向工作状态，电流几乎为零。

反向工作状态下的电阻很大，可以视为开路。

但是，当反向电压大于击穿电压时，二极管会产生击穿，电流会大幅度增加，这时二极管会被损坏。

三、参数：1. 峰值逆向电压：也称为击穿电压（Reverse Breakdown Voltage），它指的是二极管可以承受的最大反向电压，在这个电压之下，二极管工作正常，超过这个电压则可能发生击穿。

击穿电压越高，二极管的耐受能力越强。

2.正向电压降：二极管在正向导通时，正向电流通过后，在二极管的两端会形成一个固定的电压降，通常在0.6V~0.7V之间。

这个电压降称为正向电压降或者压降，是指在正向工作状态下二极管的电压降低多少。

3. 最大正向电流：也称为额定电流（Rated Forward Current），它指的是二极管可以正常工作的最大电流值。

超过这个电流值，二极管可能会发生损坏。

4. 最大反向电流：也称为反向饱和电流（Reverse Saturation Current），它指的是二极管在反向工作时通过的最大电流值。

在正常情况下，反向电流很小，几乎为零。

超过这个电流值，二极管可能会发生击穿，导致损坏。

5. 动态电阻：也称为交流电阻或微分电阻（Dynamic Resistance），它是指二极管在线性区时，输入的交流信号变化所引起的反向电流变化与正向电压变化之间的比例关系。

二极管的特性参数及应用
二极管，也叫双极性半导体元件，是一种半导体器件，具有电子和空穴的放射发射和吸收能力。

它的正反极分别可以简单地用正极和负极来描述，同时也在电路中作为一个非常重要的控制元件，常用的二极管有二极管、晶体管、FET等。

1、二极管的电压降
二极管的电压降是指当其正向电流的幅值接近0时，正向电压大于其反向电压的差值，一般叫做正向最小电压或者正向电压降。

2、正向最大电流
正向最大电流是指当其正向电压的值低于其最小正向电压时，其可以支撑的最大电流值，它的单位一般是安培，也称为正向夹角率。

3、二极管的反向电压损失
反向电压损失是指当其正向电压降的值接近零时，其反向电压会发生多少的损失，它的单位一般是伏特，也就是反向击穿电压。

4、正向充电容
正向充电容是指当其正向电压降的值比反向击穿电压的值大一些时，在正向电流过程中，发生电荷的累积，该累积电荷的多少，正向充电容就算出来了，它的单位是法拉。

使用二极管可以制作出大量的电路，如控制电路、保护电路、放大电路等。

（1）控制电路
二极管可以被用于控制电路，例可以使用二极管来控制家用电器的电源。

半导体二极管的主要参数描述二极管特性的物理量称为二极管的参数，它是反映二极管电性能的质量指标，是合理选择和使用二极管的主要依据。

在半导体器件手册或生产厂家的产品目录中，对各种型号的二极管均用表格列出其参数。

二极管的主要参数有以下几种：1．最大平均整流电流I F（A V）I F（A V）是指二极管长期工作时，允许通过的最大正向平均电流。

它与PN结的面积、材料及散热条件有关。

实际应用时，工作电流应小于I F（A V），否则，可能导致结温过高而烧毁PN结。

2．最高反向工作电压V RMV RM是指二极管反向运用时，所允许加的最大反向电压。

实际应用时，当反向电压增加到击穿电压V BR时，二极管可能被击穿损坏，因而，V RM通常取为（1/2 ～2/3）V BR。

3．反向电流I RI R是指二极管未被反向击穿时的反向电流。

理论上I R=I R（sat），但考虑表面漏电等因素，实际上I R稍大一些。

I R愈小，表明二极管的单向导电性能愈好。

另外，I R与温度密切相关，使用时应注意。

4．最高工作频率f Mf M是指二极管正常工作时，允许通过交流信号的最高频率。

实际应用时，不要超过此值，否则二极管的单向导电性将显著退化。

f M的大小主要由二极管的电容效应来决定。

5．二极管的电阻就二极管在电路中电流与电压的关系而言，可以把它看成一个等效电阻，且有直流电阻与交流电阻之别。

（1）直流等效电阻R D直流电阻定义为加在二极管两端的直流电压U D与流过二极管的直流电流I D 之比，即R D的大小与二极管的工作点有关。

通常用万用表测出来的二极管电阻即直流电阻。

不过应注意的是，使用不同的欧姆档测出来的直流等效电阻不同。

其原因是二极管工作点的位置不同。

一般二极管的正向直流电阻在几十欧姆到几千欧姆之间，反向直流电阻在几十千欧姆到几百千欧姆之间。

正反向直流电阻差距越大，二极管的单向导电性能越好。

（2）交流等效电阻r dr d亦随工作点而变化，是非线性电阻。

半导体之二极管的主要参数
电子器件的参数是其性能的定量描述，它是实际工作中选用器件的主要依据。

各种器件的参数可以由手册查得。

二极管的主要参数有以下几个。

①最大整流电流：指二极管长期运行允许通过的最大正向平均电流。

其值与PN结面积、外部散热条件等有关。

在规定的散热条件下，二极管正向平均电流若超过此值，则将因结温升高而烧坏。

②最高反向工作电压％：指二极管工作时允许外加的最大反向电压。

超过此值时，二极管有可能因反向击穿而损坏。

通常规定昧为击穿电压的一半。

③反向电流最：指二极管未击穿时的反向电流值。

其值越小，二极管单向导电性能越好。

但是，最会随温度上升而显著增加，在实际应用中要加以注意。

④最高工作频率方向：指保证二极管维持单向导电作用的最高工作频率。

当工作频率超过，血时，二极管单向导电性能就会变差，甚至失去单向导电特性。

由于PN结具有电容效应，其作用可以用PN结电容来等效。

由于PN结电容很小，对低频工作影响很小，当工作频率升高时就会增大，所以．向主要决定于PN结电容的大小，其值越大，方向就越小。

应当指出，由于制造工艺所限，半导体器件参数具有分散性，同一型号管子的参数值会有相当大的差距，因而手册上往往给出的是参数的上限值、下限值或范围。

此外，使用时应特别注意手册上每个参数的测试条件，当使用条件和测试条件不同时，参数也会发生变化。

在实际应用中，应根据管子使用的场合，按其承受的最高反向工作电压、最大正向平均电流、工作频率、环境温度等条件，选择满足要求的二极管。

二极管的两个主要参数二极管是一种最简单的电子元件，也是最基本的半导体元件之一、它由半导体材料构成，具有两个端口，即端口p（正极）和端口n（负极）。

二极管有很多种类，其中最常见的是硅二极管和锗二极管。

在研究和应用中，人们通常关注二极管的两个主要参数：电压特性和电流特性。

一、电压特性电压特性是指二极管在不同电压下的能量传递特性。

具体包括以下两个主要参数：1.正向电压（VF）：正向电压是指在二极管的正向偏置情况下，二极管的两个端口之间的电压。

在正向偏置下，p端的电压高于n端的电压。

当正向电压超过二极管的正向开启电压时，电流可以流过二极管，二极管处于导通状态。

2.反向电压（VR）：反向电压是指在二极管的反向偏置情况下，n端的电压高于p端的电压。

在反向偏置下，二极管处于截止状态，没有电流流过。

当反向电压超出二极管的反向击穿电压时，电流会突然增加，二极管会发生击穿状态，可能造成破坏。

二、电流特性电流特性是指二极管在不同电流下的能量传递特性。

具体包括以下两个主要参数：1.正向电流（IF）：正向电流是指在正向偏置下通过二极管的电流。

正向电流主要由二极管的载流子（电子或空穴）在p-n结中的电荷迁移引起。

当正向偏压增加时，正向电流也会增加，但是二极管也有一个最大的正向电流容限，超过容限将会造成二极管受损。

2.反向饱和电流（IR）：反向饱和电流是指在反向偏置下通过二极管的非常小的电流。

这个电流主要是由少量的载流子在p-n结中的热激发引起的。

反向饱和电流是非常小的，可以忽略不计。

但是当反向电压超过二极管的反向击穿电压时，反向电流会急剧增加，可能导致二极管受损。

总结起来，二极管的两个主要参数是电压特性和电流特性。

电压特性包括正向电压（VF）和反向电压（VR）；电流特性包括正向电流（IF）和反向饱和电流（IR）。

这些参数的理解和应用对于正确选择和使用二极管至关重要。