1.1.3 二极管的伏安特性、主要参数（课件）-高二《电子技术基础与技能》同步教学（人邮版）

1.1.3 二极管的伏安特性、主要参数 1．二极管的伏安特性 加在二极管两端的电压与通过二极管的电流之间的关系称为伏安特性，由此得到的曲线即为伏安特性曲线，该曲线可通过实验的方法得到，也可利用晶体管图示仪十分方便地观测出。 知识探究 （1）正向特性（见图1.9中OAB段）。 ① 当二极管两端所加的正向电压由零开始增大时，在正向电压比较小的范围内，正向电流很小，二极管呈现很大的电阻，如图中OA段，通常把这个范围称为死区，相应的电压叫做死区电压。硅二极管的死区电压约为0.5V，锗二极管的死区电压为0.1～0.2V。 图1.9 二极管的伏安特性曲线 ② 外加正向电压超过死区电压以后，二极管呈现很小的电阻，正向电流ID迅速增加，这时二极管处于正向导通状态，如图中AB段为导通区，此时二极管两端电压降变化不大，该电压值称为正向压降（或管压降）。常温下硅二极管的正向压降为0.6～0.7V，锗二极管的正向压降为0.2～0.3V。 （2）反向特性（见图1.9中OCD段）。 ① 当给二极管加反向电压时，所形成的反向电流是很小的，而且在很大范围内基本不随反向电压的变化而变化，即保持恒定，如曲线OC段，称其为反向截止区，此处的IR称为反向饱和电流。 ② 当反向电压大到一定数值（UBR）时，反向电流会急剧增大，如图中CD段，这种现象称为反向击穿，相应的电压叫做反向击穿电压。正常使用二极管时（稳压二极管除外），是不允许出现这种现象的，因为击穿后电流过大将会损坏二极管。 2．二极管的主要参数 二极管有很多的参数，这些参数可以用来表示二极管的工作性能，以整流二极管为例，最主要的参数有以下两个。 （1）最大整流电流（IFM）。IFM是指二极管长期工作时，允许通过二极管的最大正向平均电流，通常称做额定工作电流。不同型号的二极管其IFM差异很大，如果电路中实际工作电流超过了IFM，那么二极管发热过多就可能烧坏PN结，使二极管永久损坏。 （2）最高反向工作电压（URM）。二极管在使用时允许加上的URM通常称做额定工作电压。为了确保二极管安全工作，半导体器件手册中规定最高反向工作电压为反向击穿电压的1/2～1/3。 3．二极管的开关特性 二极管在应用时，为简化分析，常将其理想化，即二极管导通时，两端压降很小，可视为短路，相当于开关闭合；二极管反向截止时，反向电流很小，相当于开关断开。具有这种理想特性的二极管称为理想二极管，它在电路中的作用类似于一个开关，因此在开关电路中有广泛的应用。 4．二极管应用 二极管因具有单向导电性，所以成为整流电路（详见第5章）的主要元器件，而整流电路是组成直流稳压电源的一部分。此外，二极管还有其他应用，如钳位、限幅等。 在电子设备中较常用的二极管如下。 ① 普通二极管：如2AP等系列，主要用于高频检波。 ② 整流二极管：如2CZ、2DZ等系列，主要用于整流电路。 ③ 开关二极管：如2AK、2CK等系列，用于开关电路。 ④ 稳压二极管：如2CW、2DW等系列，用于各种稳压电路。 5．二极管的简易测量 用万用表来检查二极管的质量或判别正、负极。 1.1.4 稳压二极管 1．稳压二极管的结构 稳压二极管是一种用特殊工艺制造的面接触硅材料二极管，由于它具有稳定电压的功能，所以把这种类型的二极管称为稳压管，在稳压设备和一些电子电路中经常用到。 小型稳压管与二极管外型相似，其图形符号和实物图如图1.11所示。 图1.11 稳压管的图形符号与实物图 2．稳压二极管的作用及其伏安特性 知识探究 由稳压二极管伏安特性曲线可知，其正向特性与普通二极管相同，反向特性曲线在击穿区域比普通二极管更陡直。当反向电压增加到一定数值时（如增加到图1.12中所示的电压值UZ），反向电流急剧上升。 此后，反向电压只要稍有增加（如增加了ΔUZ），反向电流就会增加很快（如图中的ΔIZ），这种现象就是电击穿，电压UZ称为击穿电压。 图1.12 稳压管伏安特性曲线 通过稳压二极管的反向电流在很大范围内变化（IZmin～IZmax），而稳压二极管两端电压变化则很小，仅为图中的ΔUZ。据此，我们可以认为，稳压二极管两端的电压基本保持不变。可见，稳压二极管能稳定电压正是利用其反向击穿后电流剧变，而两端电压几乎不变的特性来实现的。 归纳 稳压二极管工作在特性曲线的反向击穿区。这表明稳压二极管在击穿状态下，流过稳压二极管的电流在较大范围内变化（ΔIZ）时，而稳压二极管两端电压（ΔUZ）几乎不变，这就是稳压二极管的稳压作用。 3．稳压二极管的主要参数 （1）稳定电压（UZ）。该参数是指稳压二极管正常工作时其两