3.2  半导体二极管

1、二极管的基本结构与类型

在PN结上加上引线和封装，就成为一个二极管。二极管按结构分有点接触型、面接触型和平面型三大类。

2、二极管的伏安特性

 说明：

1)正向特性

二极管两端加正向电压时，就产生正向电流，当正向电压较小时，正向电流极小（几乎为零），这一部分称为死区,相应的，电压称为死区电压或门槛电压(也称阈值电压)，硅管约为0.5V，锗管约为0.1V。

当正向电压超过门槛电压时，正向电流就会急剧地增大，二极管呈现很小电阻而处于导通状态。这时硅管的正向导通压降约为0.6—0.7V，锗管约为0.2—0.3V。

二极管正向导通时，要特别注意它的正向电流不能超过最大值，否则将烧坏PN结。

2)反向特性

二极管两端加上反向电压时，在开始很大范围内，二极管相当于非常大的电阻，反向电流很小，且不随反向电压而变化。此时的电流称之为反向饱和电流IR。

3)反向击穿特性

二极管反向电压加到一定数值时，反向电流急剧增大，这种现象称为反向击穿。此时对应的电压称为反向击穿电压，用UBR表示。

4)温度对特性的影响

由于二极管的核心是一个PN结,它的导电性能与温度有关,温度升高时二极管正向特性曲线向左移动,正向压降减小;反向特性曲线向下移动,反向电流增大。

3．二极管的主要参数

1)最大整流电流ＩDM。它是二极管允许通过的最大正向平均电流。

2)最大反向工作电压ＵＲM。这是二极管允许的最大工作电压。当反向电压超过此值时, 二极管可能被击穿。为了留有余地, 通常取击穿电压的一半作为ＵＲ。 

3)反向电流ＩＲ。指二极管未击穿时的反向电流值。此值越小, 二极管的单向导电性越好。

4)最高工作频率ｆＭ。ｆＭ的值主要取决于ＰＮ结结电容的大小, 结电容越大, 则二极管允许的最高工作频率越低。

4. 二极管的应用举例

二极管主要应用在整流，限幅，检波，钳位等电路中。

1）限幅电路

【例3.1】电路如图 (a)所示，输入电压ui＝4sinV，其波形如图 (b)所示。求输出电压uo的波.形(二极管视为理想器件)。

解：当输入电压小于2V时，二极管反偏截止，电源E对输出无影响，此时输出电压uo与输入电压ui相同。当输入电压大于2V时，二极管正偏导通，输出电压uo等于电源电压E＝2V。

电阻R起限流作用，输出电压与输入电压的差值即为电阻R上的压降。输出电压波形如图 （C）

2）钳位电路

【例3.2】电路图如图所示，求输出电压Uo(二极管视为理想器件)。

解：假设将二极管VD1、VD2从电路中断开，则A1、B1两点间的电压为15V，A2、B2两点间的电压为12V，即VD1、VD2的正向偏压分别为15V和12V。

在原电路中，VD1、VD2不可能同时导通，因为VD1两端的电压大于VD2两端的电压，所以VD1优先导通。将输出端的电压钳位在6V，使二极管VD2反偏截止。因此输出电压Uo＝6V。

       小结：

 1． 本征半导体的特性；

 2． 两种杂质半导体的导电原理；

       3． PN结的形成及单向导电性。