二極管作為半導體器件,在電子電路應用中非常廣泛,可以用于電源輸入防反接,整流,多路信號選擇,DCDC續流等等。
二極管的實質上就是一個PN結,具備PN結的單向導電性,也即施加正向電壓時導通,施加反向電壓時截止。該作用也使得二極管在電子電路應用中在某些場合被定義為開關,在存在二極管的電路中,當二極管導通時,視為短路,可用導線代替二極管,當二極管截止時,視為斷路,可從電路抹去二極管分析電路。
對于二極管,需要根據不同的應用場合進行選擇,在針對二極管進行選型時,需要針對性的考慮相關的參數。
二極管的主要參數為:正向導通電壓,導通電流,反向擊穿電壓,反向漏電流,這幾個參數在大多數場合都是需要考慮的。
正向導通電壓與正向導通電流相關,流經二極管的電流越大,二極管的導通電壓會變大。
反向擊穿電壓是能夠施加在二極管兩端反向電壓的最大值,反向電壓過大時,會擊穿PN結。
反向漏電流即為在二極管上施加反向電流時的微小的漏電流,系因為PN結的少數載流子的漂移運動產生的。
對于二極管,我們另外需要考慮的參數是反向恢復時間,尤其是在開關電路中,需要著重考慮,以下針對二極管的反向恢復時間進行簡約解釋。
二極管的反向電流波形大概如下:
對于二極管的PN結,當施加正向電壓時,受電場的影響,P區空穴移向N區,N區電子移向P區,勢壘區逐漸減小。
此時PN結存在電流,也即二極管正向導通,隨著空穴和電子的移動,移動到N區的空穴沒有全部在N區被電子中和,會有一部分在N區漂移擴散,并在勢壘區附近按梯度變化,同理,移動到P區的電子也有同樣的現象,電流大時,沒被中和的空穴和電子會更多。N區中的空穴和P區中的電子被稱為非平衡少數載流子,非平衡少數載流子的分布現象被稱為PN結的電荷存儲效應。
當PN結突然從施加正向電壓變成施加反向電壓時,PN結兩端電場發生變化,受電荷存儲效應影響,P區和N區的非平衡少數載流子開始進行反向運動,P區的電子和N區的空穴在電場的作用下進行反向漂移運動,此時由于勢壘區還比較小,因此形成反向電流,并且保持一小段時間不變,電子回到N區,空穴回到N區,形成多數載流子,少數載流子數量逐步減少,反向電流快速下降,且勢壘區加大,PN結變成反向截止狀態,電流只有極少部分少數載流子的漂移運動形成的漏電流。
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