二极管的特性及简介介绍

二极管的特性与参数

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。

二极管的工作原理

晶体二极管为一个由p型半导体和n型半导体形成的p-n结，在其界面处两侧形成空间电荷层，并建有自建电场。当不存在外加电压时，由于p-n 结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。

当外界有正向电压偏置时，外界电场和自建电场的互相抑消作用使载流子的扩散电流增加引起了正向电流，如下图导通区所示。

当外界有反向电压偏置时，外界电场和自建电场进一步加强，形成在一定反向电压范围内与反向偏置电压值无关的反向饱和电流I0，如下图截止区所示。

当外加的反向电压高到一定程度时，p-n结空间电荷层中的电场强度达到临界值产生载流子的倍增过程，产生大量电子空穴对，产生了数值很大的反向击穿电流，称为二极管的击穿现象，如下图击穿区所示。

二极管的导电特性

二极管最重要的特性就是单方向导电性。在电路中，电流只能从二极管的正极流入，负极流出。下面通过简单的实验说明二极管的正向特性和反向特性。

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，称为正向偏置。必须说明，当加在二极管两端的正向电压很小时，二极管仍然不能导通，流过二极管的正向电流十分微弱。只有当正向电压达到某一数值（硅管约为0.6V）以后，二极管才能真正导通。导通后二极管两端的电压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，此时二极管处于截止状态，这种连接方式，称为反向偏置。二极管处于反向偏置时，仍然会有微弱的反向电流流过二极管，称为漏电流。当二极管两端的反向电压增大到某一数值，反向电流会急剧增大，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。

二极管测试中的主要参数

用来测试二极管的性能好坏的技术指标称为二极管的参数。以下是二极管测试中的几个主要参数：

1.额定正向工作电流IF

是指二极管长期连续工作时允许通过的最大正向电流值。当更大的电流通过二极管时会使dice发热，温度上升,当温度超过容许限度时，就会使dice过热而损坏。所以，二极管使用中不要超过二极管额定正向工作电流值。

例如:DFM的额定正向工作电流为1A

2.正向压降 VF

是指通过二极管额定正向工作电流IF时，二极管两端的电压值

例如: 通过DFM的正向工作电流为1A时，二极管两端的电压值约为0.9V.

3.最高反向工作电压VR

当二极管两端的反向电压提高到一定值时,会将二极管击穿,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:DF10M最高反向工作电压为1100V,而击穿电压约为1400V.

4.反向电流 IR

是指二极管两端加最高反向工作电压VR时，流过二极管的反向电流。反向电流越小，二极管的单向导电性能越好

例如:DF10M反向电压为1100V时，VR约为0.2uA(微安).

5.反向临界电流 IZ

是指二极管反向电流急剧增大到接近击穿现象时的电流

例如:设定DF10M的IZ为0.1mA(毫安)即100微安。

6.反向临界电压 VZ

是指二极管反向电流为IZ时的反向电压值,若反向电压大于此值，则反向电流剧增，二极管的单向导电性被破坏，从而引起反向击穿

例如:DF10M的IZ为0.1mA 时，VZ约为1300V。

7.反向恢复时间 Trr

二极管在较低频率的应用时，一般不需要考虑其导通到截止，或截止到导通的转换时间。但是如果二极管工作在高速的开关电路环境中，当二极管从正向偏置的导通状态，突然转为反向偏置时，需要一定的时间才能变成截止状态，这段时间称为反向恢复时间

例如:EDF1DM的Trr最大为50nS(纳秒)。

8.正向压降差 DVF-Delta VF

目的是测试二极管焊接质量的好坏，先给二极管通过一个小正向电流Im，二极管两端的电压为VF1，再给二极管通过一个大的正向电流并持续一定时间，使二极管发热，最后再通过一个小电流Im，二极管两端的电压为VF2, 正向压降差为两个电压之差（DVF=VF1-VF2），晶粒被加热后VF2值会比VF1值小，故DVF为正值。DVF越小且不为0时，焊接质量越好。对于焊接中虚焊的二极管，由于晶粒接触面积变小，此二极管发热量更大使VF2变得更小，使DVF变大。

例如: 设定DF10M的Im为0.01A 时，大的正向电流为5A并持续75mS, 焊接中无虚焊件的DVF约为0.06V。虚焊件的DVF会大于0.08V。

电子技术发展的里程碑——晶体管

谈到晶体管，也许很多人会感到很陌生．然而，就是小小的晶体管的发明给电子学带来了一场革命．这场革命发展之迅速、波及范围之广泛，完全超出了人们的想象．

现在晶体管和微型电路几乎无所不能，无处不在．小到人们日常生活中的助听器、收音机、录音机和电视机，大到实验室仪器、工业生产及国防设备、计算机、机器人、宇宙飞盘等，都离不开晶体管．可以毫不夸张地说，晶体管奠定了现代电子技术的基础．

可是，晶体管究竟是什么样的?它又是怎样发明出来的?必不可少的一步——电子管的问世1883年，闻名世界的大发明家爱迪生发明了第一只白炽照明灯．电灯的发明，给一直生活在黑暗之中的人们送去了光明和温暖．就在这个过程中，爱迪生还发现了一个奇特的现象：一块烧红的铁会散发出电子云．后人称之为爱迪生效应．1884年的一天，一位叫弗莱明的英国发明家，远涉重洋，风尘仆仆地来到美国，拜会了他慕名已久的爱迪生．就在这两位大发明家的会见中，爱迪生再次展示了爱迪生效应．遗憾的是，由于当时技术条件的限制，不论是爱迪生，还是弗莱明，都对这一效应百思不得其解，不知道利用这一效应能做些什么．

20世纪初，有线电报问世了．这一发明给人们带来了很多便利．有线电报发出的信号是高频无线电波，收信台必须进行整流，才能从听筒中听出声音来．当时的整流器结构复杂，功效又差，亟待改进．正在研究高频整流器的弗莱明灵机一动，他想，如果把爱迪生效应应用在检波器上，结果会怎样呢?就这样，引出了一个新的发明．

1904年弗莱明在真空中加热的电丝(灯丝)前加了一块板极，从而发明了第一只电子管．他把这种装有两个极的电子管称为二极管．利用新发明的电子管，可以给电流整流，使电话受话器或其它记录装置工作起来．如今，打开一架普通的电子管收音机，我们很容易看到灯丝烧得红红的电子管．它是电子设备工作的心脏，是电子工业发展的起点．

弗莱明的二极管是一项崭新的发明．它在实验室中工作得非常好．可是，不知为什么，它在实际用于检波器上却很不成功，还不如同时发明的矿石检波器可靠．因此，对当时无线电的发展没有产生什么冲击．