1.4.2 半導(dǎo)體二極管

半導(dǎo)體二極管簡稱二極管，是一種非線性半導(dǎo)體器件，它具有單向?qū)щ娞匦裕瑥V泛用于整流、穩(wěn)壓、檢波、限幅等場合。

1. 二極管的結(jié)構(gòu)

半導(dǎo)體二極管是由一個(gè)PN結(jié)加上管殼封裝而成的，從P端引出的一個(gè)電極稱為陽極，從N端引出另一個(gè)電極稱為陰極。二極管的實(shí)物外形如圖1.23所示。

2. 二極管的類型

按制造二極管的材料分類，有硅二極管和鍺二極管。按用途來分類，有整流二極管、開關(guān)二極管、穩(wěn)壓二極管等。按結(jié)構(gòu)來分類，主要有點(diǎn)接觸型和面接觸二極管。

點(diǎn)接觸型二極管的PN結(jié)面積小，結(jié)電容也小，因而不允許通過較大的電流，但可在高頻率下工作；而面接觸型的二極管由于PN結(jié)面積大，可以通過較大的電流，但只在較低頻率下工作。二極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及符號(hào)如圖1.24所示。

3. 二極管的特性

流過二極管的電流與其兩端電壓之間的關(guān)系曲線稱為二極管的伏安特性，如圖1.25所示。伏安特性表明二極管具有單向?qū)щ娞匦浴?/p>

（1）正向特性。當(dāng)加在二極管兩端的正向電壓數(shù)值較小時(shí)，由于外電場不足以克服內(nèi)電場，故多數(shù)載流子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)不能進(jìn)行，正向電流幾乎為零，二極管不導(dǎo)通，把對應(yīng)的這部分區(qū)域稱為“死區(qū)”。死區(qū)電壓的大小與材料的類型有關(guān)，一般硅二極管為0.5V左右；鍺二極管為0.1V左右。

當(dāng)正向電壓大于死區(qū)電壓時(shí)，外電場削弱了內(nèi)電場，幫助多數(shù)載流子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，正向電流增大，二極管導(dǎo)通，這時(shí)正向電壓稍有增大，電流會(huì)迅速增加，電壓與電流的關(guān)系呈現(xiàn)指數(shù)關(guān)系。圖1.23中曲線顯示，管子正向?qū)ê笃涔軌航岛苄。ü韫転?.6～0.7 V，鍺管為0.2～0.3V），相當(dāng)于開關(guān)閉合。

（2）反向特性。當(dāng)二極管加反向電壓時(shí)，外電場作用增強(qiáng)了內(nèi)電場對多數(shù)載流子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的阻礙作用，擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)很難進(jìn)行，只有少數(shù)載流子在這兩個(gè)電場的作用下通過PN結(jié)，形成很小的反向電流。由于少數(shù)載流子的數(shù)目很少，即使增加反向電壓，反向電流仍基本保持不變，稱此電流為反向飽和電流。所以如果給二極管加反向電壓，二極管將接近于截止?fàn)顟B(tài)，這時(shí)相當(dāng)于開關(guān)斷開。

（3）反向擊穿特性。如果繼續(xù)增加反向電壓，當(dāng)超過UB時(shí)，反向電流急劇增大，這種現(xiàn)象稱為反向擊穿。UB為反向擊穿電壓。反向擊穿后，如果不對反向電流的數(shù)值加以限制，將會(huì)燒壞二極管，所以普通二極管不允許工作在反向擊穿區(qū)。

4. 二極管的參數(shù)

為了正確、合理地使用二極管，必須了解二極管的指標(biāo)參數(shù)。

（1）最大整流電流IF。最大整流電流是指二極管長期工作時(shí)，允許通過管子的最大正向平均電流。因?yàn)殡娏魍ㄟ^PN結(jié)要引起管子發(fā)熱，電流太大，發(fā)熱量超過限度，就會(huì)使PN結(jié)燒壞。

（2）最高反向工作電壓URM。指允許加在二極管上的反向電壓的最大值。一般手冊上給出的最高反向工作電壓約為擊穿電壓的一半，以確保管子安全工作。

（3）反向電流IR。指在室溫下，二極管兩端加上規(guī)定反向電壓時(shí)的反向電流。其數(shù)值越小，說明二極管的單向?qū)щ娦栽胶谩９璨牧隙O管的反向電流比鍺材料二極管的反向電流要小。另外，二極管受溫度的影響較大，當(dāng)溫度增加時(shí)，反向電流會(huì)急劇增加，在使用時(shí)需要加以注意。

表1.6、表1.7、表1.8、表1.9列出了2 AP、2 CZ、國外1 N系列中2 AP1～2 AP10型號(hào)二極管的主要參數(shù)。