一、二極管伏安特性分析
1.二極管靜态特性
i随着正向電壓增大到門檻電壓Uto(二極管開啟電壓),二極管導通。
ii電壓Uf為二極管導通時的正向電壓降
iii當承受反向電壓時,二極管截至,隻有微小的少子漂移運動形成的反向漏電流。
iv當反向電壓過大,二極管會反向擊穿,普通二極管将不可逆損壞。
v穩壓二極管則是利用二極管的反向擊穿工作。将穩壓二極管并聯在負載兩端二極管反向擊穿後,電流雖然在很大範圍内變化,但是穩壓二極管兩端的電壓則在很小的範圍内變化,起到穩定負載兩端電壓的作用。
2.二極管動态特性
關斷過程
i. tF前,二極管由于存在空間電荷區,可以看作有并聯一個結電容,二極管開通時,電容兩端電壓等于二極管兩端電壓(二極管導通電壓)。
ii .tF時,二極管接反向電壓,此時二極管并沒有馬上截止,二極管結電容向二極管放電,空間電荷區開始變寬。此時,二極管繼續導通,但是電壓降低,電流減小。
iii. t0時,二極管正偏繼續導通,t0~t1階段,雖然電流降到0,但是電容上的正電荷仍然存在,二極管正偏。t0~t1階段是去除電容上的正電荷,t1時,二極管開始截止。
iv. t1時,二極管截止,t1~t2階段反向電壓對結電容(耗盡層)充電,直到二極管完全承受外部所加的反向電壓,進入穩定的反向截止狀态。
開通過程
i. 當加正向電壓時,開始對電容充電,繼續增加電壓推動耗盡層變窄,tfr時進入穩定的正向導通狀态。此時iF和uF滿足二極管的伏安特性。
3.溫度對二極管伏安特性的影響
随着溫度升高,其正向特性曲線左移,即正向壓降減小;反向特性曲線下移,即反向電流增大。
溫度升高,本征激發産生的少子濃度增加,導緻内電場的電位差降低,所以二極管正向導通電壓降低。
二、二極管的主要參數
1.最大整流電流IF
IF是二極管長期運行時允許通過的最大正向平均電流,其值與PN結面積及外部散熱條件有關
2.最高反向工作電壓UR
UR是二極管工作時允許加的最大反向電壓,一般為擊穿電壓(UBR)的一半。
3.反向電流IR
IR是二極管未擊穿時的反向電流,反向電流越好,二極管的單向導電性越好。
4.最高工作頻率fM
fM是二極管的上限截止頻率,由于結電容的作用,超過此頻率,二極管将不能很好地體現單項導電性。
三、二極管的微變等效電路
①求電阻R上的直流電流(找到下圖中的Q點)
ID=(V-Uon)/R
②将二極管等效成動态電阻
以Q點的切線的斜率來間接求動态電阻
斜率K=di/du=1/(rd)
③通過二極管的交流電流
id=ui/(rd R)
④通過二極管的電流(DC AC)
iD=id ID
相當于用一個DC的電壓将坐标軸由原來移動到Q點,從而電壓用很小的電壓來控制電流的變化。
四、穩壓二極管
穩壓二極管穩壓的關鍵在限流電阻。當U1增大時,由于穩壓二極管工作在穩壓區,很小的電壓上升就會造成很大的電流上升,而電流上升導緻R上的壓降上升,所以U1上升的壓降大部分落到了R上,而D上的壓降增加的很少,從而達到穩壓的效果。
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