理解二极管特性与参数

1.二极管伏安特性曲线

半导体二极管的核心是PN 结，它的特性就是PN 结的特性，即单向导电性。 常利用伏安特性曲线来形象地描述二极管的单向导电性。

若以电压为横坐标、电流为纵坐标，用作图法把电压、电流的对应值用平滑的曲线连接起来，就构成二极管的伏安特性曲线，如图1.42 所示。

图1.41　二极管在电路中的符号

图1.42　二极管的伏安特性曲线

1） 正向特性

二极管两端加正向电压时，就产生正向电流，当正向电压较小时，正向电流极小（几乎为零），这一部分称为死区，相应的电压称为死区电压或门槛电压（也称阈值电压）。 硅管的死区电压约为0.5 V，锗管的死区电压约为0.2 V。

当正向电压超过死区电压时，正向电流就会急剧增大，二极管呈现出很小电阻而处于导通状态。 这时硅管的正向导通压降为0.6 ～0.8 V，锗管为0.2 ～0.4 V。

二极管正向导通时，要特别注意它的正向电流不能超过最大值； 否则将烧坏PN 结。

2） 反向特性

二极管两端加上反向电压时，在开始很大范围内，二极管相当于非常大的电阻，反向电流很小，且不随反向电压而变化。 此时的电流称为反向饱和电流。

3） 反向击穿特性

二极管的反向电压加到一定数值时，反向电流急剧增大，这种现象称为反向击穿。 此时，对应的电压称为反向击穿电压，用UBR表示。

4） 温度对特性的影响

由于二极管的核心是一个PN 结，它的导电性能与温度有关，温度升高时二极管正向特性曲线向左移动，正向压降减小； 反向特性曲线向下移动，反向电流增大。

2.二极管的主要参数

元器件参数是定量描述元器件性能质量和安全工作范围的重要数据，是合理选择和正确使用器件的依据。 参数一般可以从产品手册中查到，也可以通过直接测量得到。 下面介绍晶体二极管的主要参数及其意义。

1） 最大整流电流IDM(https://www.xing528.com)

IDM是指二极管长期使用时，其允许通过的最大正向平均电流。 工作时应使平均工作电流小于IF，如超过IF 则二极管将过热而烧毁。 此值取决于PN 结的面积、材料和散热情况。

2） 反向工作峰值电压UBWM

反向工作峰值电压指保证二极管不被击穿时的反向峰值电压。

3） 反向击穿电压UBR

反向击穿电压指二极管反向击穿时的电压值。 击穿时反向电流剧增，二极管的单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。 手册上给出的最高反向工作电压UBWM一般是UBR的一半。

4） 反向电流IR

反向电流是指二极管加反向峰值工作电压时的反向电流。 反向电流大，说明管子的单向导电性差，因此反向电流越小越好。 反向电流受温度的影响，温度越高反向电流越大。 硅管的反向电流较小，锗管的反向电流要比硅管大几十到几百倍。

5） 动态电阻rD

6） 二极管的极间电容（结电容）

二极管的两极间存在电容效应（当外加电压发生变化时，耗尽层的宽度将随之改变，即PN 结中存储的电荷量要随之变化，就像电容充放电一样），对应的等效电容由两部分组成，即势垒电容CB 和扩散电容CD。

势垒电容CB： 势垒区是积累空间电荷的区域，当电压变化时，就会引起积累在势垒区的空间电荷的变化，这样所表现出的电容是势垒电容。

扩散电容CD： 为了形成正向电流（扩散电流），注入P 区的电子在P 区有浓度差，越靠近PN 结浓度越大，即在P 区有电子的积累。 同理，在N 区有空穴的积累。

势垒电容在正偏和反偏时均不能忽略。 而反向偏置时，由于少数载流子数目很少，可忽略扩散电容。

从二极管的主要参数中可得出二极管单向导电性失败的场合及原因如下：

（1） 正向偏压太低（不足以克服死区电压）。

（2） 正向电流太大（会使PN 结温度过高烧毁）。

（3） 反向偏压太高（造成反向击穿）。

（4） 工作频率太高（使结电容容抗下降而反向不截止）。