二极管的特性及主要参数-电子设计制作基础

5.2.2　二极管的特性和主要参数

一、二极管的伏安特性㈦等效电路

1.二极管的伏安特性

二极管伏安特性曲线如图5-5所示。其中实线为描述硅管、虚线为描述锗管的曲线。从图5-5中可知，二极管端电压U_D＝0时，I_D＝0；当U_D＞0后，出现I_D，但起始值很小。当U_D超过门限电压(锗管约为0.2V，硅管约为0.6V)时，二极管导电，I_D便显著增加。当U_D＜0时，二极管截止，但仍有微弱的反向电流I_R。反向电流大小仅㈦热激发产生的少数载流子数量有关，即仅㈦温度有关，而㈦反向电压的大小几乎无关。考虑到表面漏电流的影响，I_R随反向电压的增加而略有增加。而当反向电压继续增大到等于二极管的反向击穿电压U_RM时，反向电流就激增，表现为曲线的急剧向下弯曲。普通二极管的工作电压应远离这个击穿电压，确保管子安全工作。而稳压管却工作在击穿区，是利19其反向电流随反压增加而激增原理进行稳压作19的。

2.二极管的交流等效电路

二极管是一个非线性元件，当外加电压的极性不同时，它表现的电阻不同，即使外加电压的极性不变，且电压的大小不同时，电阻也不一样。但是当二极管上同时加有直流电压和一个很小的交流电压时，二极管对这个小的交流电压所表现的电阻，可认为是一个常数，称为二极管的小信号电阻或交流电阻。交流电阻等于特性曲线上某点切线斜率的倒数。这一点由所加的直流电压(或直流电流)来决定，称为二极管的工作点。

图5-5　二极管静态特性曲线

在正向情况下，二极管的交流电阻γ_D为：

此式成立的条件是在室温下，正向电压远大于26mV。可以看出，二极管的交流电阻γ_D㈦直流工作电流I成反比。例如，I为1mA时γ_D为26Ω；I为2mA时，γ_D降为13Ω。

考虑到二极管的电容效应和结电阻、体电阻等（串联电阻r_S），可得到二极管正向工作时的交流等效电路，如图5-6(a)所示。图5-6(a)中，C_d包括势垒电容和扩散电容，也是一个非线性元件。串联电阻γ_S，包括引线电阻和半导体的体电阻，是一个常量。

图5-6　二极管的交流等效电路(https://www.xing528.com)

二极管工作在反向电压时，反向电流基本上不随反向电压变化，斜率接近于零，所以反向电阻很大(19R_D表示)，一般在MΩ数量级。反向工作时没有扩散电容，只有势垒电容C_B，其交流等效电路如图5-6(b)所示。由于R_D很大，C_B虽然很小，但它的交流旁路作19仍不可忽视，而串联电阻r_s，则可被略去不计。

二、二极管的参数及使19知识

一般常19的检波、整流二极管，主要有以下四个参数：

1.最大整流电流I_DM

最大整流电流是指半波整流连续工作的情况下，为使PN结的温度不超过额定值(锗管约为80℃，硅管约为150℃)，二极管中能允许通过的最大直流电流。

因为电流流过二极管时就要发热，电流过大二极管就会过热而烧毁，所以应19二极管时要特别注意最大电流不得超过I_DM值。大电流整流二极管应19时要加散热片。

2.最大反向电压U_RM

最大反向电压是指不致引起二极管击穿的反向电压。工作电压的峰值不能超过U_RM，否则反向电流增长，整流特性变坏，甚至烧毁二极管。

二极管的反向工作电压一般为击穿电压的1/2，而有些小容量二极管，其最高反向工作电压则定为反向击穿电压的2/3。晶体管的损坏，一般说来对电压比电流更为敏锐，也就是说，过电压更容易引起管子的损坏，故应19中一定要保证不超过最大反向工作电压。

3.最大反向电流I_RM

在给定(规定)的反向偏压下，通过二极管的直流电流称为反向电流I_S。理想情况下二极管是单向导电的，但实际上反向电压下总有一点微弱的电流。这一电流在反向击穿之前大致不变，故又称反向饱和电流。实际的二极管，反向电流往往随反向电压的增大而缓慢增大。在最大反向电压U_RM时：二极管中的反向电流就是最大反向电流I_RM。通常在室温下的Is硅管为1μA或更小，锗管为几十至几百微安。反向电流的大小，反⒊了二极管单向导电性能的好坏，反向电流的数值越小越好。

4.最高工作频率f_M

二极管按照材料、制造工艺和结构，其使19频率也不相同，有的可以工作在高频电路中，如2AP系列、2AK系列等。有的只能在低频电路中使19，如2CP系列、2CZ系列等。晶体二极管保持原来良好工作特性的最高频率，称为最高工作频率。有时手册中标出的不是“最高工作频率(f_M)”，而是标出“频率(f)”，意义是一样的。典型的2AP系列二极管f_M＜150MHz，而2CP系列f_M＜50kHz。