通过二极管的电流为纵坐标,二极管的压降为横坐标,绘制出来的图像就是二极管的伏安特性曲线,典型的二极管的伏安特性曲线呈指数形状。
二级管正反向特性曲线各处的斜率代表电阻的倒数。
二极管正向特性曲线上任一点到坐标原点连线的斜率代表流过二极管的电流与加在二极管上的电压之间的关系,即电压 / 电流,所以二极管正向特性曲线上任一点到坐标原点连线的斜率代表着二极管在不同电压时的动态电阻的大小。
二极管反向伏安特性曲线在某一段是基本平坦的,只是电压很小的时候和电压超过反向耐压后都不是线性的了。
一、二级管正向特性:由图可以看出,当所加的正向电压为零时电流为零;当正向电压较小时由于外电场远不足以克服PN结内电场对多数载流子扩散运动所造成的阻力,故正向电流很小(几乎为零),二极管呈现出较大的电阻。这段曲线称为死区。当正向电压升高到一定值Uγ(Uth )以后内电场被显著减弱,正向电流才有明显增加。Uγ 被称为门限电压或阀电压。Uγ视二极管材料和温度的不同而不同,在实际应用中常把正向特性较直部分延长交于横轴的一点,定为门限电压Uγ的值,如图中虚线与U轴的交点。当正向电压大于Uγ以后,正向电流随正向电压几乎线性增长。把正向电流随正向电压线性增长时所对应的正向电压,称为二极管的导通电压,用UF来表示。
二、二级管反向特性:
当二极管两端外加反向电压时PN结内电场进一步增强,使扩散更难进行。这时只有少数载流子在反向电压作用下的漂移运动形成微弱的反向电流IR。反向电流很小且几乎不随反向电压的增大而增大(在一定的范围内)。但反向电流是温度的函数,将随温度的变化而变化。
三、反向击穿特性:
当反向电压增大到一定数值UBR时反向电流剧增,这种现象称为二极管的击穿,UBR(或用VB表示)称为击穿电压,UBR视不同二极管而定,普通二极管一般在几十伏以上且硅管较锗管为高。击穿特性的特点是虽然反向电流剧增,但二极管的端电压却变化很小,这一特点成为制作稳压二极管的依据。
二极管伏安特性曲线是指加在二极管两端电压和流过二极管电流之间的关系曲线。二极管的伏安特性通常用来描述二极管的性能。
二极管的特性可以用其光电流特性来叙述,在二极管两边加电压U,随后测到穿过二极管的电流I,电压与电流中间的关联i=f(u)就是二极管的光电流特性曲线图。
二极管的伏安特性
1、正向特性
在电子电路中,将二极管的正极接在高电位端,负极接在低电位端,二极管就会导通,这种连接方式际为正向偏置。只有当正向电压达到某一数值以后,二极管才能真正导通。导通后,二极管两端的电压基本上保持不变,称为二极管的“正向压降”。
2、反向特性
在电子电路中,二极管的正极接在低电位端,负极接在高电位端,此时二极管中几乎没有电流流过,二极管处于截止状态,这种连接方式称为反向偏置。
3、击穿特性
当二极管两端的反向电压增大到某一数值时,反向电流急剧增大,二极管将失去单方向导电特性,这种状态称为二极管的击穿。
二极管的功用可用其伏安特性来描写。在二极管两头加电压U,然后测出流过二极管的电流I,电压与电流之间的联络i=f(u)便是二极管的伏安特性曲线。
二极管的伏安特性是正向特性。二极管伏安特性曲线的第一象限称为正向特性,它表示外加正向电压时二极管的工作情况。在正向特性的起始部分,由于正向电压很小,外电场还不足以克服内电场对多数载流子的阻碍作用,正向电流几乎为零,这一区域称为正向二极管的伏安特性曲线。
二极管的特点
根据发光二极管出光处掺或不掺散射剂、有色还是无色,上述各种颜色的发光二极管还可分成有色透明、无色透明、有色散射和无色散射四种类型。散射型发光二极管和达于做指示灯用。
由于发光二极管具有最大正向电流IFm、最大反向电压VRm的限制,使用时,应保证不超过此值。为安全起见,实际电流IF应在0.6IFm以下;应让可能出现的反向电压VR《0.6VRm。
二极管的特性:
1、正向性
外加正向电压时,在正向特性的起始部分,正向电压很小,不足以克服PN结内电场的阻挡作用,正向电流几乎为零,这一段称为死区。这个不能使二极管导通的正向电压称为死区电压。当正向电压大于死区电压以后,PN结内电场被克服,二极管正向导通,电流随电压增大而迅速上升。在正常使用的电流范围内,导通时二极管的端电压几乎维持不变,这个电压称为二极管的正向电压。当二极管两端的正向电压超过一定数值,内电场很快被削弱,特性电流迅速增长,二极管正向导通。
叫做门坎电压或阈值电压,硅管约为0.5V,锗管约为0.1V。硅二极管的正向导通压降约为0.6~0.8V,锗二极管的正向导通压降约为0.2~0.3V。
2、反向性
外加反向电压不超过一定范围时,通过二极管的电流是少数载流子漂移运动所形成反向电流。由于反向电流很小,二极管处于截止状态。这个反向电流又称为反向饱和电流或漏电流,二极管的反向饱和电流受温度影响很大。一般硅管的反向电流比锗管小得多,小功率硅管的反向饱和电流在nA数量级,小功率锗管在μA数量级。温度升高时,半导体受热激发,少数载流子数目增加,反向饱和电流也随之增加。
1)、击穿
外加反向电压超过某一数值时,反向电流会突然增大,这种现象称为电击穿。引起电击穿的临界电压称为二极管反向击穿电压。电击穿时二极管失去单向导电性。如果二极管没有因电击穿而引起过热,则单向导电性不一定会被永久破坏,在撤除外加电压后,其性能仍可恢复,否则二极管就损坏了。因而使用时应避免二极管外加的反向电压过高。
二极管是一种具有单向导电的二端器件,有电子二极管和晶体二极管之分,电子二极管因为灯丝的热损耗,效率比晶体二极管低,所以现已很少见到,比较常见和常用的多是晶体二极管。二极管的单向导电特性,几乎在所有的电子电路中,都要用到半导体二极管,它在许多的电路中起着重要的作用,它是诞生最早的半导体器件之一,其应用也非常广泛。
二极管的管压降:硅二极管(不发光类型)正向管压降0.7V,锗管正向管压降为0.3V,发光二极管正向管压降会随不同发光颜色而不同。主要有三种颜色,具体压降参考值如下:红色发光二极管的压降为2.0--2.2V,黄色发光二极管的压降为1.8—2.0V,绿色发光二极管的压降为3.0—3.2V,正常发光时的额定电流约为20mA。
二极管的电压与电流不是线性关系,所以在将不同的二极管并联的时候要接相适应的电阻。
2)、特性曲线
与PN结一样,二极管具有单向导电性。硅二极管典型伏安特性曲线(图)。在二极管加有正向电压,当电压值较小时,电流极小;当电压超过0.6V时,电流开始按指数规律增大,通常称此为二极管的开启电压;当电压达到约0.7V时,二极管处于完全导通状态,通常称此电压为二极管的导通电压,用符号UD表示。
对于锗二极管,开启电压为0.2V,导通电压UD约为0.3V。在二极管加有反向电压,当电压值较小时,电流极小,其电流值为反向饱和电流IS。当反向电压超过某个值时,电流开始急剧增大,称之为反向击穿,称此电压为二极管的反向击穿电压,用符号UBR表示。不同型号的二极管的击穿电压UBR值差别很大,从几十伏到几千伏。
3、反向击穿
1)、齐纳击穿
反向击穿按机理分为齐纳击穿和雪崩击穿两种情况。在高掺杂浓度的情况下,因势垒区宽度很小,反向电压较大时,破坏了势垒区内共价键结构,使价电子脱离共价键束缚,产生电子-空穴对,致使电流急剧增大,这种击穿称为齐纳击穿。如果掺杂浓度较低,势垒区宽度较宽,不容易产生齐纳击穿。
2)、雪崩击穿
另一种击穿为雪崩击穿。当反向电压增加到较大数值时,外加电场使电子漂移速度加快,从而与共价键中的价电子相碰撞,把价电子撞出共价键,产生新的电子-空穴对。新产生的电子-空穴被电场加速后又撞出其它价电子,载流子雪崩式地增加,致使电流急剧增加,这种击穿称为雪崩击穿。无论哪种击穿,若对其电流不加限制,都可能造成PN结永久性损坏。
主要参数:
用来表示二极管的性能好坏和适用范围的技术指标,称为二极管的参数。不同类型的二极管有不同的特性参数。对初学者而言,必须了解以下几个主要参数:
1、最大整流电流IF
是指二极管长期连续工作时,允许通过的最大正向平均电流值,其值与PN结面积及外部散热条件等有关。因为电流通过管子时会使管芯发热,温度上升,温度超过容许限度(硅管为141左右,锗管为90左右)时,就会使管芯过热而损坏。所以在规定散热条件下,二极管使用中不要超过二极管最大整流电流值。例如,常用的IN4001-4007型锗二极管的额定正向工作电流为1A。
2、最高反向工作电压Udrm
加在二极管两端的反向电压高到一定值时,会将管子击穿,失去单向导电能力。为了保证使用安全,规定了最高反向工作电压值。例如,IN4001二极管反向耐压为50V,IN4007反向耐压为1000V。
3、反向电流Idrm
反向电流是指二极管在常温(25℃)和最高反向电压作用下,流过二极管的反向电流。反向电流越小,管子的单方向导电性能越好。值得注意的是反向电流与温度有着密切的关系,大约温度每升高10℃,反向电流增大一倍。例如2AP1型锗二极管,在25℃时反向电流若为250uA,温度升高到35℃,反向电流将上升到500uA,依此类推,在75℃时,它的反向电流已达8mA,不仅失去了单方向导电特性,还会使管子过热而损坏。又如,2CP10型硅二极管,25℃时反向电流仅为5uA,温度升高到75℃时,反向电流也不过160uA。故硅二极管比锗二极管在高温下具有较好的稳定性。
4.动态电阻Rd
二极管特性曲线静态工作点Q附近电压的变化与相应电流的变化量之比。
5最高工作频率Fm
Fm是二极管工作的上限频率。因二极管与PN结一样,其结电容由势垒电容组成。所以Fm的值主要取决于PN结结电容的大小。若是超过此值。则单向导电性将受影响。
6,电压温度系数αuz
αuz指温度每升高一摄氏度时的稳定电压的相对变化量。uz为6v左右的稳压二极管的温度稳定性较好。
二极管的性能可用其伏安特性来描述。在二极管两端加电压U,然后测出流过二极管的电流I,电压与电流之间的关系i=f(u)即是二极管的伏安特性曲线,如图所示。二极管伏安特性曲线如图二极管的伏安特性表达式可以表示为式iD=IS*(e^uD/UT-1)其中iD为流过二极管两端的电流,uD为二极管两端的加压,UT在常温下取26mv。IS为反向饱和电流。1、正向特性特性曲线1的右半部分称为正向特性,由图可见,当加二极管上的正向电压较小时,正向电流小,几乎等于零。只有当二极管两端电压超过某一数值Uon时,正向电流才明显增大。将Uon称为死区电压。死区电压与二极管的材料有关。一般硅二极管的死区电压为0.5V左右,锗二极管的死区电压为0.1V左右。当正向电压超过死区电压后,随着电压的升高,正向电流将迅速增大,电流与电压的关系基本上是一条指数曲线。由正向特性曲线可见,流过二极管的电流有较大的变化,二极管两端的电压却基本保持不变。通过在近似分析计算中,将这个电压称为开启电压。开启电压与二极管的材料有关。一般硅二极管的死区电压为0.7V左右,锗二极管的死区电压为0.2V左右。2、反向特性特性曲线1的左半部分称为反向特性,由图可见,当二极管加反向电压,反向电流很小,而且反向电流不再随着反向电压而增大,即达到了饱和,这个电流称为反向饱和电流,用符号IS表示。如果反向电压继续升高,当超过UBR以后,反向电流急剧增大,这种现象称为击穿,UBR称为反向击穿电压。
二极管伏安特性曲线特点:二极管的伏安特性是非线性的,象一条二次曲线。某一个金属导体,在温度没有显著变化时,电阻是不变的,它的伏安特性曲线是通过坐标原点的直线,具有这种伏安特性的电学元件叫做线性元件。因为温度可以决定电阻的大小。
二极管:
二极管是用半导体材料(硅、硒、锗等)制成的一种电子器件。它具有单向导电性能,即给二极管阳极和阴极加上正向电压时,二极管导通。当给阳极和阴极加上反向电压时,二极管截止。因此,二极管的导通和截止,则相当于开关的接通与断开。二极管是最早诞生的半导体器件之一,其应用非常广泛。
半导体二极管的核心是PN结,它的特性就是PN结的特性——单向导电性。用实验的方法,在二极管的阳极和阴极两端加上不同极性和不同数值的电压,同时测量流过二极管的电流值,就可得到二极管的伏一安特性曲线。
当正向电压很低时,正向电流几乎为零,P89LPC954FBD这是因为外加电压的电场还不能克服PN结内部的内电场,内电场阻挡了多数载流子的扩散运动,此时二极管呈现高电阻值,基本上还是处于截止的状态。
二极管伏安特性曲线
二极管伏安特性曲线加在PN结两端的电压和流过二极管的电流之间的关系曲线称为伏安特性曲线。
正向特性:u》0的部分称为正向特性。
反向特性:u《0的部分称为反向特性。
反向击穿:当反向电压超过一定数值U(BR)后,反向电流急剧增加,称之反向击穿。
势垒电容:耗尽层宽窄变化所等效的电容称为势垒电容Cb。
变容二极管:当PN结加反向电压时,Cb明显随u的变化而变化,而制成各种变容二极管。如图5所示。
以上内容参考:百度百科-伏安特性曲线
正向特性。伏安特性曲线的右半部分称为正向特性,由图1可见,当加二极管上的正向电压较小时,正向电流小,几乎等于零。只有当二极管两端电压超过某一数值Uon时,正向电流才明显增大。将Uon称为死区电压。死区电压与二极管的材料有关。一般硅二极管的死区电压为0.5V左右,锗二极管的死区电压为0.1V左右。