探究晶体二极管的性能特点

晶体二极管是诞生最早的半导体器件之一，应用非常广泛，具有突出的正向导通、反向截止特性，利用这一特性晶体二极管在电子产品中可以起到整流、稳压、检波等作用。

为了便于理解晶体二极管的功能特点，在这之前我们首先了解一下晶体二极管的基本特性。

（1）晶体二极管具有单向导电性

根据晶体二极管的内部结构，它是由一个PN结（两个电极），接出相应的电极引线再加上管壳封装就构成了实用器件。一般情况下只允许电流从正极流向负极，而不允许电流从负极流向正极，这就是晶体二极管的单向导电性。

图2-26 常见二极管的实物外形、图形符号及功能

【专家热线】

Q：请问一下专家，什么是PN结？如何理解PN结的单向导电特性呢？

A：PN结是指用特殊工艺把P型半导体和N型半导体结合在一起后，在两者的交界面上形成的特殊带电薄层被称为PN结，其结构如图2-27所示。P型半导体和N型半导体通常被称为P区和N区，PN结的形成由于P区存在大量正空穴而N区存在大量自由电子，因而出现载流子浓度上的差别，于是产生相互的扩散运动，P区的正空穴向N区扩散，N区的自由电子向P区扩散，正空穴与自由电子运动的方向相反。

当PN结两边外加正向电压，即P区接外电源正极，N区接外电源负极，这种接法又称正向偏置，简称正偏。由图2-27b所示可以看出，PN结外加正向电压时，其内部电流方向与电源提供电流方向相同，电流很容易通过PN结，形成电流回路。此时PN结呈低阻状态（正偏状态的阻抗较小），这种情况电路为导通状态。

当PN结两边外加反向电压，即P区接外电源负极，N区接外电源正极，这种接法又称反向偏置，简称反偏。由图2-27c所示可以看出，PN结外加反向电压时，其内部电流方向与电源提供电流方向相反，电流不易通过PN结形成回路。此时PN结呈高阻状态，这种情况电路为截止状态。(www.xing528.com)

图2-27 PN结内电荷的运动情况及正向导通、反向截止原理示意图

（2）晶体二极管的伏安特性

晶体二极管的伏安特性是指加在晶体二极管两端的电压和流过晶体二极管的电流之间的关系曲线，晶体二极管伏安特性通常用来描述晶体二极管的性能。图2-28所示为晶体二极管的伏安特性曲线。

图2-28 晶体二极管的伏安特性曲线

●正向特性：在电子电路中，将晶体二极管的正极接在高电位端，负极接在低电位端，晶体二极管就会导通，这种连接方式，称为正向偏置。必须说明，当加在晶体二极管两端的正向电压很小时，晶体二极管仍然不能导通，流过晶体二极管的正向电流十分微弱。只有当正向电压达到某一数值（这一数值称为“门槛电压”，锗管为0.2～0.3V，硅管为0.6～0.7V）以后，晶体二极管才能直接导通。导通后晶体二极管两端的电压基本上保持不变（锗管约为0.3V，硅管约为0.7V），称为晶体二极管的“正向压降”。

●反向特性：在电子电路中，晶体二极管的正极接在低电位端，负极接在高电位端，此时晶体二极管中几乎没有电流流过，晶体二极管处于截止状态，这种连接方式，称为反向偏置。晶体二极管处于反向偏置时，仍然会有微弱的反向电流流过晶体二极管，称为漏电流。反向电流（漏电流）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，因此反向电流又称为反向饱和电流。

●击穿特性：当晶体二极管两端的反向电压增大到某一数值时，反向电流会急剧增大，晶体二极管将失去单方向导电特性，这种状态晶体二极管被击穿。