二极管的伏安特性与主要参数

将 PN 结用外壳封装起来，并加上电极引线就构成了半导体二极管，简称二极管

由P区引出的电极为阳极，由N区引出的电极为阴极

常见的二极管的外形如下图所示

接下来我们介绍二极管的结构、特性、主要参数及特殊二极管的功能

常见结构

二极管的几种常见结构如图 (a)~© 所示，符号如图 (d) 所示

• 点接触型二极管

  如图 (a) 所示，由一根金属丝经过特殊工艺与半导体表面相接形成 PN 结

  而结面积小，不能通过较大的电流，但其结电容较小，一般在1pF以下，工作频率可达100 MHz 以上，因此适用于高频电路和小功率整流

• 面接触型二极管

  图 (b) 所示，采用合金法工艺制成

  结面积大，能够流过较大的电流，但其结电容大，因而只能在较低频率下工作，一般仅作为整流管

• 平面二极管

  图 © 所示的平面二极管是采用扩散法制成的

  结面积较大的可用于大功率整流，结面积小的可作为脉冲数字电路中的开关管

二极管的伏安特性

二极管的伏安特性和PN结的伏安特性基本一样，但是有一些细微差别

与PN结一样，二极管具有单向导电性
但是，由于二极管存在半导体体电阻和引线电阻，所以当外加正向电压时，在电流相同的情况下，二极管的端电压大于PN结上的压降（在外加正向电压相同的情况下，二极管的正向电流要小于 PN 结的电流）在大电流情况下，这种影响更为明显
另外，由于二极管表面漏电流的存在，使外加反向电压时的反向电流增大

温度对伏安特性的影响

在环境温度升高时，二极管的正向特性曲线将左移，反向特性曲线将下移(如上图虚线所示)

在室温附近，若正向电流不变,则温度每升高1℃，正向压降减小2~2.5mV；温度每升高
10℃，反向电流约增大一倍，二极管的特性对温度很敏感

二极管的主要参数

最大整流电流$I_F$

$I_F$ 是二极管长期运行时允许通过的最大正向平均电流，其值与PN结面积及外部散热条件等有关，在规定散热条件下，二极管正向平均电流若超过此值，则将因结温升过高而烧坏

最高反向工作电压$U_R$

$U_R$ 是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 $U_R$ 为击穿电压 $U_{(BR)}$的一半

反向电流$I_R$

$I_R$ 是二极管未击穿时的反向电流，$I_R$ 愈小，二极管的单向导电性愈好，$I_R$ 对温度非常敏感

最高工作频率$f_M$

$f_M$ 是二极管工作的上限截止频率，超过此值时，由于结电容的作用，二极管将不能很好地体现单向导电性

【解释】

二极管内部的PN结在反偏时表现为一个电容，称为结电容
电容的阻抗与频率有关，其表达式为：$X_C=\frac{1}{2\pi fC}$，当频率 $f$ 增加时，电容的阻抗 $X_C$ 减小，也就是说，在高频下，结电容表现为一个低阻抗通路

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【参考】

教材 《模拟电子技术基础（第5版）》清华大学电子学教研组编

视频教程 模拟电子技术基础 上交大 郑益慧主讲