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半導體二極體

1.3.1半導體二極體的結構類型在PN結上加上引線和封裝，就成為一個二極體。二極體按結構分有點接觸型、面接觸型和平面型三大類。它們的結構示意圖如圖01.11所示。(1)點接觸型二極體PN結面積小，結電容小，用於檢波和變頻等高頻電路。(a)點接觸型圖01.11二極體的結構示意圖

(3)平面型二極體往往用於積體電路製造工藝中。PN結面積可大可小，用於高頻整流和開關電路中。(2)面接觸型二極體PN結面積大，用於工頻大電流整流電路。(b)面接觸型二極體符號圖01.11二極體的結構示意圖(c)平面型

1.3.2半導體二極體的伏安特性曲線式中IS為反向飽和電流，V為二極體兩端的電壓降，VT=kT/q稱為溫度的電壓當量，k為玻耳茲曼常數，q為電子電荷量，T為熱力學溫度。對於室溫（相當T=300K），則有VT=26mV。半導體二極體的伏安特性曲線如圖01.12所示。處於第一象限的是正向伏安特性曲線，處於第三象限的是反向伏安特性曲線。根據理論推導，二極體的伏安特性曲線可用下式表示:(1.1)

圖01.12二極體的伏安特性曲線圖示

(1)正向特性矽二極體的死區電壓Vth=0.5V左右，鍺二極體的死區電壓Vth=0.1V左右。當0＜V＜Vth時，正向電流為零，Vth稱為死區電壓或開啟電壓。當V＞0即處於正向特性區域。正向區又分為兩段：當V＞Vth時，開始出現正向電流，並按指數規律增長。

(2)反向特性當V＜0時，即處於反向特性區域。反向區也分兩個區域：當VBR＜V＜0時，反向電流很小，且基本不隨反向電壓的變化而變化，此時的反向電流也稱反向飽和電流IS。當V≥VBR時，反向電流急劇增加，VBR稱為反向擊穿電壓。

在反向區，矽二極體和鍺二極體的特性有所不同。矽二極體的反向擊穿特性比較硬、比較陡，反向飽和電流也很小；鍺二極體的反向擊穿特性比較軟，過渡比較圓滑，反向飽和電流較大。從擊穿的機理上看，矽二極體若|VBR|≥7V時,主要是雪崩擊穿；若|VBR|≤4V時,則主要是齊納擊穿。當在4V～7V之間兩種擊穿都有，有可能獲得零溫度係數點。

1.3.3半導體二極體的參數半導體二極體的參數包括最大整流電流IF、反向擊穿電壓VBR、最大反向工作電壓VRM、反向電流IR、最高工作頻率fmax和結電容Cj等。幾個主要的參數介紹如下：(1)最大整流電流IF——二極體長期連續工作時，允許通過二極管的最大整流電流的平均值。(2)反向擊穿電壓VBR——和最大反向工作電壓VRM二極體反向電流急劇增加時對應的反向電壓值稱為反向擊穿電壓VBR。為安全計，在實際工作時，最大反向工作電壓VRM一般只按反向擊穿電壓VBR的一半計算。

(3)反向電流IR(4)正向壓降VF(5)動態電阻rd在室溫下，在規定的反向電壓下，一般是最大反向工作電壓下的反向電流值。矽二極體的反向電流一般在納安(nA)級；鍺二極體在微安(?A)級。在規定的正向電流下，二極體的正向電壓降。小電流矽二極體的正向壓降在中等電流水準下，約0.6～0.8V；鍺二極體約0.2～0.3V。反映了二極體正向特性曲線斜率的倒數。顯然，rd與工作電流的大小有關，即rd=?VF/?IF

1.3.4半導體二極體的溫度特性溫度對二極體的性能有較大的影響，溫度升高時，反向電流將呈指數規律增加，如矽二極體溫度每增加8℃，反向電流將約增加一倍；鍺二極體溫度每增加12℃，反向電流大約增加一倍。另外，溫度升高時，二極體的正向壓降將減小，每增加1℃，正向壓降VF(VD)大約減小2mV，即具有負的溫度係數。這些可以從圖01.13所示二極體的伏安特性曲線上看出。

圖01.13溫度對二極體伏安特性曲線的影響

1.3.5半導體二極體的型號國家標準對半導體器件型號的命名舉例如下：

半導體二極體圖片

半導體二極體圖片

半導體二極體圖片

1.3.6穩壓二極體穩壓二極體是應用在反向擊穿區的特殊矽二極體。穩壓二極體的伏安特性曲線與矽二極體的伏安特性曲線完全一樣，穩壓二極體伏安特性曲線的反向區、符號和典型應用電路如圖01.14所示。

圖01.14穩壓二極體的