39. 二极管的基本
二极管的基本工作
二极管是只在某个方向施加电压时才有电流的具有整流作用的2端口半导体器件。二极管有各种各样的种类。例如，连接p型半导体和n型半导体的pn结二极管、连接半导体和金属的肖特基二极管、利用由隧道效应的击穿现象在比较低的反向电压下流出电流的齐纳二极管（恒压二极管）、还有在p型n型之间加入i（intrinsic）型（半导体）从而提高少数载流子的累积现象使反向回复时间变短的pin结二极管。在此，举最基本的pn结二极管为例，对其基本构造和工作特点进行说明。
基本构造
pn结二极管采用把p型半导体和n型半导体平滑结合的构造。在pn结处，电子和空穴相互抵消，形成多数载流子不足的空乏层。在空乏层内，因为n型半导体一侧带正电（＋），p型半导体一侧带负电（ー），在内部产 生电场。也就是空乏层两端产生了电动势（扩散电位）。但是，由于为平衡该电位差内部载流子复合，在这个状态下两端的电压为零（0）。
＜半导体的pn结和能带结构的模式图＞
工作特性：正向偏压
把在阳极一侧施加正电压、在阴极施加一侧加负电压叫做“施加正向偏压”。如果这样做，就会把电子注入n型半导体、空穴注入p型半导体。结果，因为多数载流子过剩，空乏层缩小、消失，载流子在接合部附近陆续结合小时（复合）。在二极管整体来看，这个动作里电子从阴极流向阳极，即电流从阳极流向阴极。在施加正向偏压时，随着偏压的上升，电流急剧增加。进而，随着电子和空穴的复合，（它们）携带的能量以热量、光能释放出来。另外，产生正向电流必要的电压叫做正向压降。
＜正向偏压时的pn结二极管＞
工作特性：反向偏压
把在阳极一侧施加负电压叫做“施加反向偏压”。因为如果这样做，就会把空穴注入n型半导体、电子注入p型半导体，在各个区域缺乏多数载流子。于是，接合部附近的空乏层进一步增大，扩散电位因为内部电场变强而上升。因为该扩散电位是为了抵消从外部施加的电压而工作，所以反方向的电流变得不容易流过。在实际的二极管中，即使在施加反向偏压的状态也会有极小的反向电流流过。该电流叫做泄露电流或者漂移电流。如果进一步升高反向偏压，会发生齐纳击穿和雪崩击穿，电流变急剧。把这种击穿现象开始的电压叫做（反向）击穿电压。另外，由于击穿现象反向电流急剧增加的区域叫做击穿区。在击穿区，与电流变化相比电压变化更小。积极使用这样的工作作为低电压源利用的是齐纳二极管。
＜反向偏压势的pn结二极管＞
二极管的最大额定值
| 正向峰值电流 |
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瞬时地、能够反向施加的最大电压 |
|---|---|---|
| 反向重复峰值电压 |
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可以反向重复施加的最大电压 |
| 反向电压 |
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可以连续施加的反向电压的最大额定值 |
| 浪涌电流 |
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可以瞬时的正向施加的最大电流 |
| 正向峰值电流 |
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可以重复施加的正向电流的最大值 |
| 平均整流电流 |
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从负载电阻的半波整流电路中可以取到的平均整流电流的最大值 |
| 反向瞬态峰值功率 |
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能够使二极管反向瞬时消耗的最大功率。被在雪崩二极管等中定义 |
| 允许功耗 |
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可以在二极管中重复消耗的最大额定功耗值。 |
电气特性
| 正向电流 |
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施加规定的正向电压
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|---|---|---|
| 正向电压 |
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规定的正向电流
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| 反向电流 |
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施加规定的反向电压
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| 反向电压 |
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规定的反向电流
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| 端口电容 |
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施加反向偏压时的端口间电容 |
| 反向恢复时间 |
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在正向通电的状态下，突然施加反向电压时流过的反向电流
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的时间。没有
规定值的情况一般用
（做规定值）