二极管的分类及伏安特性

一、二极管的结构和符号

晶体二极管简称二极管，是在本征半导体基片上利用掺杂生成一个P区和一个N区，并在P区和N区安上电极引线，再用外壳(管壳)封装加固后构成的。如下图所示，安于P区的电极称为阳极，安于N区的电极称为阴极。二极管的符号如下图中的4所示。

 

 

二、二极管的分类

1、根据基片材料分类

根据基片材料不同，二极管分为锗二极管和硅二极管。锗二极管以本征锗材料为基片，硅二极管以本征硅材料为基片。

1)锗管的阀电压或死区电压比硅管小。一般锗管在0.2V左右，硅管在0.5V左右，因此在二极管导通期间硅管的管压降比锗管大;

2)锗管的反向电流要比硅管大几十甚至几百倍;

3)锗管受温度的影响比硅管大;

4)从PN结的允许工作温度来看，硅管可达150-200℃;而锗管只能在100℃左右的范围内使用。因此在同样的PN结面积条件下，硅管允许通过的电流比锗管大。所以大功率二极管都用硅制造。

2、根据用途分类

二极管根据用途来分，有普通二极管(作检波和小电流整流用)、稳压二极管、开关二极管、整流二极管、阻尼二极管、双基极二极管、温度补偿二极管、隧道二极管、体效应二极管、光电二极管等近20种。

三、二极管的型号组成

二极管的型号由四部分组成。

1、第一部分用数字表示。

“2”表示二极管(如是三极管，则用数字“3”)。

2、第二部分用汉语拼音字母表示所用的材料。

A为N型材料;B为P型材料;C为N型硅材料;D为P型硅材料。

3、第三部分用汉语拼音字母表示器件类型。

P为普通管;V为微波管;W为稳压管;Z为整流管;S为隧道管;U为光电管;K为开关管。

4、第部分用数字表示器件序号。

2CP10为硅普通二极管;2AK1为锗开关二极管;2CZ12为硅整流二极管。

四、二极管的伏安特性

用来描述加在二极管两个电极间的电压U和通过二极管的电流I之间的伏安特性曲线，如下图所示。

 

 

二极管实质上是一个PN结，它的基本特性是单向导电性，因此二极管的伏安特性分为正向连接和反向连接两种情况。

1、二极管正向连接时如外加电压很低，电路中基本上没有电流通过，二极管的这种状态称为截止。但当外加电压增大到一定值时，二极管

开始有电流通过，并且电流随外电压极微的增加而很快增长，二极管这种状态称为导通。正向连接时的伏安特性也称正向特性。

二极管由截止进入到导通所需的电压称二极管的阀电压，一般锗二极管在0.2V左右，硅二极管在0.5V左右。

2、二极管反向连接时由少数载流子的漂移运动形成很小的反向电流。在反向电压很低时，反向电流随反向电压的增加而增加。但当反向电压增加到某一值(视不同的管子而不同)后的一段范围内，反向电压增加，反向电流基本不再增加，这是因为为数不多的少数载流子在电场作用下基本上都已参与了漂移运动的缘故。因此反向电流又称反向饱和电流。但当反向电压增加到超过某一范围后，反向电流突然大增，二极管失去单向导电性，这种现象称为击穿。二极管一经击穿，不能再恢复其单向导电性。使二极管击穿的电压称反向击穿电压。二极管反向连接时的伏安特性称反向特性。

五、温度对二极管特性的影响

温度变化时，对二极管的正向电流、反向电流、阀电压、反向击穿电压等都有影响。

1、温度升高时，正、反向电流增大，阀电压降低、反向击穿电压降低。温度降低时，上述各项将作相反变化。

 

 

2、由于上述各项都反映在伏安特性曲线上，所以只要观察一下上图所示曲线就可看出温度变化对二极管特性和上述各项参数的影响。与硅二极管相比，锗二极管受温度变化的影响要大得多。

六、二极管的额定参数

不同类型的二极管因用途、工作条件或使用的要求等的不同，额定参数也各不同。普通二极管的主要额定参数有:

1、最大整流电流ICM

二极管长期使用时，允许通过二极管的最正向平均电流称最大整流电流。当工作电流超过此允许值时，PN结会因过热而使管子损坏(PN结因过热而损坏，称热击穿)。

2、最高反向工作电压URM

为保证二极管不被击穿，二极管所能承受的最高反向电压称最高反向工作电压，其值一般定为反向击穿电压的1/3或1/2。

除上述两个参数外，还有最大反向电流、最大瞬时电流、最高使用温度、最高高工作频率(截止频率)等。

七、二极管的选用

1、要正确选用二极管，首先应根据用途决定管子的类型(例如作整流用时，根据功率大小选用普通管或整流管)、锗管还是硅管;

2、根据工作电路的实际参数(如电压、 电阻等)选用额定值合适的管子。由于半导体器件的离散性，在管子接入电路前要对管子的主要参数进行测试。