二极管伏安特性曲线图解

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晶体二极管主要是由一个PN结构成,因此它应该与PN结具有相同的特性,即具有单向导电性。下面介绍加在二极管两端的电压和流过二极管的电流之间的关系。即二极管的伏安特性及二极管主要参数。如下图所示为测试二极管伏安特性的原理电路,改变可变电阻的大小,就可以测出不同数值的端电压下流过二极管的电流,从而得到图2所示的二极管伏安特性曲线。其中图1左边(a)的是正向特性测量电路图,右边(b)的是反向特性测量电路图。

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                                 图1二极管正反向特性测量电路图

二极管的性能可用其伏安特性来描述。在二极管两端加电压U,然后测出流过二极管的电流I,电压与电流之间的关系i=f(u)即是二极管的伏安特性曲线。如下图所示,是较为典型的二极管的伏安特性曲线,曲线可分三部分来说明。

 

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                                       图2 二极管伏安特性曲线


    二极管的伏安特性表达式可以表示为其中iD为流过二极管两端的电流,uD为二极管两端的加压,UT在常温下取26mv。IS为反向饱和电流。


一、正向特性
    特性曲线的右半部分称为正向特性,由图可见,当加二极管上的正向电压较小时,正向电流小,几乎等于零。只有当二极管两端电压超过某一数值Uon时,正向电流才明显增大。将Uon称为死区电压。死区电压与二极管的材料有关。一般硅二极管的死区电压为0.5V左右,锗二极管的死区电压为0.1V左右。当正向电压超过死区电压后,随着电压的升高,正向电流将迅速增大,电流与电压的关系基本上是一条指数曲线。由正向特性曲线可见,流过二极管的电流有较大的变化,二极管两端的电压却基本保持不变。通过在近似分析计算中,将这个电压称为开启电压。开启电压与二极管的材料有关。一般硅二极管的死区电压为0.7V左右,锗二极管的死区电压为0.2V左右。


二、反向特性
    特性曲线的左半部分称为反向特性,由图可见,当二极管加反向电压,反向电流很小,而且反向电流不再随着反向电压而增大,即达到了饱和,这个电流称为反向饱和电流,用符号IS表示。如果反向电压继续升高,当超过UBR以后,反向电流急剧增大,这种现象称为击穿,UBR称为反向击穿电压。

击穿二极管后不再具有单向导电性。应当指出,发生反向击穿不意味着二极管损坏。实际上,当反向击穿后,只要注意控制反向电流的数值,不使其过大,即可避免因过热而烧坏二极管。当反向电压降低后,二极管性能仍可能恢复正常。


三、温度对二极管伏安特性的影响
    温度升高,正向特性左移,反向特性下移;室温附近,温度每升高1℃;正向压降减少2-2.5mV;室温附近,温度每升高10℃,反向电流增大一倍。二极管的温度特性如图3所示。

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                                               图3 二极管的温度特性

 

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