普通半导体二极管介绍汽车电工电子技术

1.二极管的基本结构

在PN 结加上相应的电极引线和外壳就做成了半导体二极管。由P 区引出的电极称为阳极或正极，由N 区引出的电极称为阴极或负极。普通半导体二极管的图形符号如6-4（a）所示。普通半导体二极管按结构可分为点接触型二极管和面接触型二极管两种，如图6-4（b）、（c）所示。点接触型二极管（一般是锗管）的PN 结的结面积很小、结电容很小，不能通过较大的电流，常用于高频电路的检波和小功率电路的整流，也常在数字电路中用作开关元件。面接触型二极管（一般是硅管）的PN 结的结面积较大、结电容较大，可以通过较大的正向电流，常用于中、大功率低频电路的整流。

图6-4　半导体二极管

2.二极管的伏安特性

二极管实质上就是一个PN 结，具有单向导电性，硅二极管的伏安特性如图6-5 所示。对给定的二极管加正向电压时，外电场的作用使N 结的空间电荷区变窄，阻挡层对多数载流子扩散运动的阻挡作用变弱。但是当外加正向电压很小时，由于外电场还不足以克服内电场对扩散运动的阻力，故正向电流很小，二极管处于正向截止状态。我们将外加正向电压但二极管处于截止状态的区域称为死区，硅管的死区电压约为0.5 V、锗管约为0.2 V。当二极管的外加正向电压超过死区电压后，外电场完全克服内电场对扩散运动的阻力，正向电流随着正向电压的增大而快速增大，二极管处于正向导通状态。此时，二极管的电阻很小，其正向电压降也很小，硅管的导通电压降约为0.7 V，锗管的导通电压约为0.3 V。

图6-5　二极管伏安特性

对给定的二极管加反向电压时，外电场的作用使PN 结的空间电荷区变宽，阻挡层对多数载流子扩散运动的阻挡作用变强，少数载流子的漂移运动所形成的反向电流很小，二极管处于反向截止状态。反向电流有两个特点：一是它随温度的上升增长很快；二是只要外加反向电压在一定范围内，它的大小基本上不随反向电压大小的变化而变化，因此反向电流又称为反向饱和电流。由于硅二极管的反向电流远小于锗二极管的反向电流，硅二极管的温度稳定性较好。当外加反向电压超过某一数值时，外电场的强大作用使PN 结内的自由电子数目大量增加，反向电流迅速增大，这种现象称为反向击穿，此时的反向电压称为反向击穿电压，用符号UBR表示。普通二极管被反向击穿后，如果PN 结因过大的反向电流而烧坏，那么其原来的性能就再也不能恢复了，我们将这种情况称为热击穿。

3.二极管的主要参数(www.xing528.com)

为了合理、安全地使用二极管，除了掌握二极管的伏安特性外，还应该掌握二极管的参数。二极管的主要参数有下面几个。

1）最大整流电流 IFM

最大整流电流是指二极管长时间通过正向电流时，允许通过的最大正向平均电流。因为过大的电流长时间通过二极管会使PN 结发热甚至烧坏，所以通过二极管的正向平均电流不允许超过所规定的最大整流电流值。

点接触型二极管的最大整流电流在几十毫安以下，面接触型二极管的最大整流电流较大、可达数百安培以上。需注意的是，实际通过较大电流的二极管应加装散热器。

2）最大反向电压URM

最大反向电压指保证二极管不被击穿而外加的最高反向工作电压，通常是反向击穿电压UBR的1/2 或2/3。一般情况下，点接触型二极管的最大反向电压为数十伏以下，面接触型二极管的最大反向电压可达数百伏。

3）最大反向电流 IRM

最大反向电流指二极管外加最大反向电压时的反向电流值。反向电流值越小，说明二极管的单向导电性能越好，反向电流值受温度的影响小。一般情况下，硅管的反向电流在几个微安以下，锗管的反向电流为硅管的几十到几百倍。